LPL

Gambar Sampul Pilot Plant Biodiesel PPPTMGB “LEMIGAS”

ISSN: 0125 - 9644

Volume 45, No. 1, April 2011 LEMBARAN PUBLIKASI LEMIGAS (LPL) adalah media untuk mempromosikan kegiatan penelitian dan pengembangan teknologi di bidang minyak dan gas bumi yang telah dilakukan oleh Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS” Pemimpin Redaksi

: Dra. Yanni Kussuryani, M.Si. (Kimia)

Wakil Pemimpin Redaksi

: Ir. Daru Siswanto (Teknik Kimia)

Redaktur Pelaksana

: Drs. Heribertus Joko Kristadi, M.Si. (Geofisika)

Mitra Bestari

: 1. 2. 3. 4. 5.

Prof. Dr. Ir. Septoratno Siregar (Teknik Perminyakan) Prof. Dr. R.P. Koesoemadinata (Teknik Geologi) Prof. Dr. Wahjudi Wisaksono (Energi dan Lingkungan) Dr. Ir. M. Kholil, M.Kom. (Manajemen Lingkungan) Ferry Imanuddin Sadikin, S.T., M.E. (Teknik Elektro)

Dewan Redaksi

: 1. 2. 3. 4. 5.

Ir. E. Jasfi, M.Sc. APU. (Teknik Kimia) Prof. (R). Dr. Maizar Rahman (Teknik Kimia) Prof. (R). Dr. Suprajitno Munadi (Geofisika) Prof. (R). M. Udiharto (Biologi) Prof. (R). Dr. E. Suhardono (Kimia Industri)

Redaksi

: 1. 2. 3. 4. 5.

Ir. Bambang Wicaksono T.M., M.Sc. (Geologi Perminyakan) Dr. Ir. Usman, M.Eng. (Teknik Perminyakan) Ir. Sugeng Riyono, M.Phil. (Teknik Kimia) Dr. Ir. Eko Budi Lelono (Ahli Palinologi) Abdul Haris, S.Si., M.Si. (Lingkungan dan Kimia)

Sekretaris

: Urusan Publikasi

Penerbit

: Bidang Afiliasi dan Informasi, Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS”

Pencetak

: Grafika LEMIGAS

Alamat Redaksi Sub Bidang Informasi, Bidang Afiliasi dan Informasi, Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS” Jl. Ciledug Raya Kav. 109, Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan 12230. Tromol Pos : 6022/ KBYB-Jakarta 12120, INDONESIA, STT : No. 119/SK/DITJEN PPG/STT/1976, Telepon : 7394422 - ext. 1222, 1223, 1274, Faks : 62 - 21 - 7246150, E-mail: [email protected] Majalah Lembaran Publikasi Lemigas (LPL) diterbitkan sejak tahun 1970, 3 kali setahun. Redaksi menerima Naskah Ilmiah tentang hasil-hasil Penelitian, yang erat hubungannya dengan Penelitian Minyak dan Gas Bumi. Lembaran Publikasi LEMIGAS diterbitkan oleh Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS”. Penanggung Jawab : Dra. Yanni Kussuryani, M.Si., Redaktur : Ir. Daru Siswanto.

i

ISSN: 0125 - 9644

Volume 45, No. 1, April 2011 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR ISI PENGANTAR

ii •

LEMBAR SARI DAN ABSTRACT

iii iv

MERAMU BENSIN RAMAH LINGKUNGAN DENGAN PEMANFAATAN BUTANOL Oleh : Djainuddin Semar dan Emi Yuliarita

1 - 10

PENANGGULANGAN TANAH TERKONTAMINASI LIMBAH MINYAK MENGGUNAKAN TEKNIK BIOS (SKALA PILOT) Oleh : Zulkifliani

11 - 16

POTENSI PENGEMBANGAN CNG DARAT (TERRESTRIAL CNG) DI INDONESIA Oleh : Aziz Masykur Lubad dan Paramita Widiastuti

17 - 23

PEMBUATAN BAHAN BAKAR MINYAK SOLAR 48 BERTITIK NYALA MINIMUM 550C DAN 520C MELALUI CUTTING DISTILLATION Oleh : Emi Yuliarita

25 - 31

RANCANG BANGUN ADSORBEN MERCURY REMOVAL Lisna Rosmayati, Yayun Andriani dan Yusep K. Caryana

33 - 45

CADANGAN STRATEGIS MINYAK UNTUK KEAMANAN ENERGI INDONESIA Oleh : Maizar Rahman

47 - 53

EVALUASI METODE ESTIMASI VISKOSITAS KINEMATIK CAMPURAN BINER BASE OIL DAN ADITIF VISCOSITY MODIFIERS (VMS) Oleh : Setyo Widodo, Nelson Saksono dan Subiyanto

55 - 60

ANALISIS TINGKAT PENGUAPAN PADA MINYAK LUMAS TRANSMISI Oleh : Milda Fibria, Catur Yuliani R dan M. Hanifuddin

61 - 64

PEMANFAATAN BAKTERI THIOBACILLUS THIOPARUS UNTUK MEREDUKSI KANDUNGAN SULFUR DALAM GAS Oleh : Syafrizal dan Dianursanti

65 - 69

PENGGUNAAN INFRA RED OIL ANALYSER UNTUK MEMANTAU KONDISI MINYAK LUMAS MESIN DIESEL Oleh : M. Hanifuddin, Milda Fibria dan Shinta Sari Hastuningtyas

71 - 78

RANCANGAN DASAR PERHITUNGAN PROTEKSI KATODIK DENGAN MENGGUNAKAN ANODA KORBAN PADA STRUKTUR BAJA ANJUNGAN MINYAK DI LINGKUNGAN AIR LAUT Oleh : Abdoel Goffar

ii

79 - 90

PENGANTAR

Pembaca yang Budiman, Lembaran Publikasi LEMIGAS (LPL) mempunyai peranan penting dalam penyebaran informasi hasil-hasil penelitian dan kajian migas bagi masyarakat dunia ilmu pengetahuan dan industri migas di Indonesia. LPL Volume 45, No.1, April 2011 menyajikan beberapa tulisan hasil studi dan penelitian, yakni : 1. Meramu bensin ramah lingkungan dengan pemanfaatan butanol sebagai bahan bakar mesin bensin pada pembakaran internal tanpa modifikasi mesin; 2. Penanggulangan tanah yang terkontaminasi oleh limbah minyak menggunakan teknik bios (Skala Pilot) dari tanah yang tercemar hidrokarbon minyak dengan rerata 33.59% dapat diturunkan menjadi 0.98%; 3.Potensi pengembangan CNG darat (Terrestrial CNG) di Indonesia sebagai solusi untuk mengatasi kendala penyaluran gas bumi ke konsumen; 4. Pembuatan bahan bakar minyak solar 48 bertitik nyala minimum 550C dan 520C melalui Cutting Distillation agar sesuai dengan spesifikasi minyak solar 48 yang berlaku di Indonesia; 5. Rancang bangun adsorben mercury removal salah satu solusi untuk meminimalkan kandungan merkuri dalam gas bumi; 6. Cadangan strategis minyak untuk keamanan energi Indonesia; 7. Evaluasi metode estimasi viskositas kinematik campuran biner base oil dan aditif viscosity modifiers (VMs); 8. Analisis tingkat penguapan pada minyak lumas transmisi untuk mengetahui kehilangan minyak lumas roda gigi; 9. Pemanfaatan bakteri thiobacillus thioparus untuk mereduksi kandungan sulfur dalam gas untuk menghasilkan energy; 10. Penggunaan infra red oil analyser untuk memantau kondisi minyak lumas mesin diesel; dan 11. Rancang dasar perhitungan proteksi katodik dengan menggunakan anoda karbon pada struktur baja anjungan minyak di lingkungan air laut agar anoda yang tersedia dapat memenuhi kebutuhan arus tiang pancang (pile) yang ditentukan hingga 20 tahun dan berjalan sesuai rancangan. Tim Redaksi berharap LPL edisi April 2011 ini bisa menjadi rujukan bagi para penulis/peneliti. Oleh karena itu saran dan masukan pembaca sangat diharapkan untuk lebih sempurnanya terbitan LPL berikutnya. Dewan redaksi dan dewan penerbit, serta penanggung jawab majalah LPL mengucapkan terima kasih kepada para penulis, penelaah dan penyunting yang telah bekerja keras hingga terbitnya majalah LPL edisi ini.

Jakarta, April 2011

Redaksi

iii

Terbit : April 2011

ISSN : 0125 - 9644

Kata Kunci yang dicantumkan adalah istilah bebas. Lembaran Abstrak ini boleh disalin tanpa izin dan biaya. Djainuddin Semar 1) dan Emi Yuliarita 2) (Peneliti Madya1), Peneliti Muda2) pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS”) Meramu Bensin Ramah Lingkungan dengan Pemanfaatan Butanol LPL Vol. 45 No. 1, April 2011 hal. 1 - 10 SARI Butanol adalah suatu alkohol yang dapat digunakan sebagai bahan bakar mesin bensin pada pembakaran internal tanpa modifikasi mesin. Keuntungan dari butanol adalah angka oktana dan kandungan energinya tinggi, hanya sekitar 10% lebih rendah daripada bensin. Butanol adalah hidrokarbon rantai panjang bersifat non-polar, tidak larut dalam air dan titik nyalanya tinggi, serta mempunyai tekanan uap rendah (0,3 psi). Kelemahan utama butanol adalah bersifat toksisitas, dan kenyataan pada proses fermentasi butanol (dapat dibuat dari ganggang, mahkota dewa, buah naga) memancarkan bau busuk. Membuat butanol dari minyak tidak menghasilkan bau tersebut, namun pasokan terbatas. Pengujian kinerja sepeda motor di atas dinamometer sasis. Hasil uji daya rata-rata terhadap waktu akselerasi rata-rata mesin sepeda motor yang berbahan bakar bensin yang mengandung 10% volume butanol (Bu10) lebih rendah 3,4% dibandingkan ketika memakai bensin yang tidak mengandung butanol (Bu0). Hasil uji konsumsi bahan bakar Bu10 dibandingkan dengan bensin Bu0 adalah meningkat 2,13%, sedangkan emisi gas buang nitrogen oksida, karbon monoksida, hidrokarbon dan karbon dioksida masing-masing lebih rendah. Kata kunci: butanol, kinerja, ramah lingkungan.

The advantages of butanol are its high octane rating and high energy content, i.e. only about 10% lower than gasoline. Butanol longer hydrocarbon chain causes it to be fairly nonpolar, not water soluble, has a very low vapor pressure (RVP 0,3 psi). Butanol’s only major disadvantages are its toxicity and the fact that the fermentation process (butanol can be made from algae, phaleriamacrocarpa, dragon fruit) for renewable butanol emits a foul odour. Making butanol from oil product will not give such odour, but it is limited its supply. Performance test was done by using motor bike on chassis dynamometer. The test results show that average power and average acceleration time of motor cycle engine that used gasoline fuel Bu 10 compared to fuel performance of reference gasoline fuel Bu0 can be described as follow: the engine power decreased by 3,4%; the consumption increased by 2,13%, the nitrogen oxides, carbon monoxides, hydrocarbon emission and carbon dioxides decreased. Author Keywords: butanol, performance, green fuel Zulkifliani (Pengkaji Teknologi pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS”) Penanggulangan Tanah Terkontaminasi Limbah Minyak Menggunakan Teknik Bios (Skala Pilot) LPL Vol. 45 No. 1, April 2011 hal. 11 - 16

ABSTRACT

SARI

Butanol is an alhohol which can be used as fuel in most gasoline internal combustion engines without the need of engine modification.

Penanggulangan tanah yang terkontaminasi oleh limbah minyak memerlukan oil separation technology yang tepat dan tidak menimbulkan masalah lain.

iii

Salah satu usaha penanggulangan limbah tersebut adalah menggunakan teknik yang terintegritas, feasible (efektif dan efisien) dan ramah lingkungan yaitu teknik Bios. Aplikasi teknik Bios untuk pengolahan tanah tercemar minyak skala pilot telah dilakukan pada studi ini dengan hasil yang baik. Tanah yang tercemar minyak dengan total hidrokarbon minyak (TPH-Total Petroleum Hydrocarbon) dengan rerata 33,59% dapat diturunkan menjadi 0,98%.). Di samping itu berdasarkan analisis laboratorium, minyak yang berhasil diambil kembali (oil recovery) masih dapat digunakan kembali sebagai oil feed di kilang. Kata kunci: limbah minyak, separasi minyak, bioekstraksi, total hidrokarbon minyak ABSTRACT

Namum demikian, tingginya harga minyak bumi dalam beberapa tahun terakhir telah mendorong konsumen BBM mencari sumber energi alternatif yang lebih murah. Di tengah ketidakstabilan dan tingginya harga BBM, gas bumi muncul sebagai salah satu sumber energi alternatif. Selain harganya lebih murah, gas bumi lebih ramah lingkungan. Sejauh ini, kendala utama pemanfaatan gas bumi di Indonesia adalah ketersediaan infrastruktur transportasi gas bumi yang belum memadai. Jaringan pipa transmisi dan distribusi yang selama ini digunakan sebagai moda transportasi utama gas bumi di Indonesia memiliki beberapa keterbatasan seperti jarak sumber gas ke konsumen cukup jauh sehingga secara teknis maupun keekonomian tidak memungkinkan dikembangkan jaringan pipa. Untuk mengatasi hal itu diperlukan suatu solusi alternatif yang ekonomis untuk menyalurkan gas bumi ke sektor konsumen yang membutuhkan. Salah satu solusi untuk mengatasi kendala tersebut adalah dengan menggunakan teknologi Compressed Natural Gas (CNG) yang saat ini telah digunakan secara luas di beberapa negara seperti Amerika Serikat, India, Cina, Thailand dan lain-lain. Teknologi ini diharapkan mampu mengakomodasi kendala transportasi gas bumi ke konsumen-konsumen yang tidak terjangkau oleh infrastruktur jaringan pipa gas bumi. Kata Kunci : CNG, Cadangan, Transportasi, Keekonomian, Konsumen

Combating soil contaminated by oil waste requires appropriate oil separation technology that does not cause other problems. One of the efforts to cope with this contaminated soil is by the application of Bios technique which is integrated, feasible (effective and efficient) and environmentally friendly. Bios technique application in upgrading oil-contaminated soil has been carried out in this study with good results. Oil-contaminated soil containing total petroleum hydrocarbon (TPH) with the mean of 33.59% can be reduced to 0.98%. In addition, based on the laboratory analysis, the oil that can be successfully recovered from the soil (oil recovery) can still be reused as oil feed in reABSTRACT fineries. Liquid petroleum fuel is still the major energy Author resources in Indonesia until now. Nevertheless, Keywords: oil sludge, oil separation, bioextraction, high oil price in recent years has driven the oil Total Petroleum Hydrocarbon fuel consumers to look for alternative energy that is relatively cheap. In unstable and high oil price, Aziz Masykur Lubad1) dan Paramita Widiastuti1) natural gas appears as one of alternative energy. 1) Peneliti Pertama pada Pusat Penelitian dan Because, its price is relatively cheap and it is enPengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi vironmental friendly. So far, the main obstacle of gas utilization in Indonesia is the availability of “LEMIGAS” Potensi Pengembangan CNG Darat (Terrestrial natural gas infrastructure which is not adequate. Transmission and distribution line piping which is CNG) di Indonesia used as natural gas primary transportation mode LPL Vol. 45 No. 1, April 2011 hal. 17 - 23 in Indonesia, still have some limitations. One of them is the distance between gas sources and conSARI sumers. Hence, it is not feasible technically and Bahan Bakar Minyak (BBM) masih menjadi economical to develop the pipeline network. Alsumber energi utama di Indonesia hingga saat ini. ternative solution is needed to overcome the prob-

iv

lem to deliver gas to the consumer. Using Compressed Natural Gas (CNG) that is used over the countries such as USA, India, China, Thailand, become one of the solution. This technology is expected to accommodate the obstacle of natural gas transportation to consumers who are in unreachable area by gas pipeline infrastructure. Author Keywords: CNG, reserve, transportation, economical, consumer

Emi Yuliarita (Peneliti Muda pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS”) Pembuatan Bahan Bakar Minyak Solar 48 Bertitik Nyala Minimum 550C dan 520C Melalui Cutting Distillation LPL Vol. 45 No. 1, April 2011 hal. 25 - 31 SARI Pada saat ini batasan titik nyala yang ditentukan untuk minyak Solar 48 di Indonesia adalah minimum 60°C, yang lebih tinggi dibandingkan dengan negaranegara lain. Oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk membuat minyak Solar 48 dengan titik nyala minimum 55oC dan 52oC dengan menggunakan metode cutting distillation. Proses cutting distillation dilakukan terhadap campuran 50:50 minyak tanah dan minyak solar pada temperatur penguapan distilat berkisar antara 10% sampai 40% dari volume distilat. Sisa campuran bahan bakar yang diperoleh dari pemotongan distilasi yang mempunyai angka setana paling mendekati 48 digunakan sebagai komponen dasar untuk pembuatan minyak Solar 48 bertitik nyala 55oC dan 52oC. Kemudian fraksi nafta digunakan untuk membuat penyesuaian titik nyala. Berdasarkan hasil uji sifat-sifat fisika/kimia minyak solar 48 bertitik nyala 55oC dan 52oC yang dihasilkan dalam penelitian ini adalah sesuai dengan spesifikasi minyak Solar 48 yang berlaku di Indonesia sebagaimana diatur dalam Surat Keputusan Dirjen Migas No. 3675 K/24/DJM/2006 tanggal 17 Maret 2006. Kata kunci: Cutting distilasi, spesifikasi, titik nyala, karakteristik fhysical-kimia.

ABSTRACT Currently, the flash point limit specified for Automotive Diesel Oil (ADO) grade 48 in Indonesia is at the minimum of 60°C, which is higher compared to that in many other countries. Therefore, this research aims to manufacture ADO 48 with the minimum flash points of 55oC and 52oC using cutting distillation method. The cutting distillation process is carried out on a 50:50 mixture of kerosene and diesel oil at the temperatures of distillate evaporation ranging from 10% up to 40% of the distillate volume. Materials obtained from the distillation cuts that have a cetane number close to 48 are used as basic components to manufacture the diesel oils with the minimum flash points of 55oC and 52oC. Then, naphtha fraction is used to make adjustments to the flash points. Based on the physical chemical characteristics, the manufactured diesel oil 48 in this study are in accordance with the specifications of diesel 48 in Indonesia as stipulated in the decree of Director General of Oil and Gas number 3675 K/24/DJM/2006 dated 17 March 2006. Author Keywords: Cutting distilation, specifications, flash point, fhysical-chemical characteristics. Lisna Rosmayati1) dan Yayun Andriani1), Yusep K. Caryana2) (Pengkaji Teknologi1), Peneliti Muda2) pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS”) Rancang Bangun Adsorben Mercury Removal LPL Vol. 45 No. 1, April 2011 hal. 33 - 45 SARI Sebagian besar gas bumi (natural gas) mempunyai kandungan merkuri dengan jumlah kecil (trace). Kehadiran merkuri dalam gas bumi sekalipun dalam jumlah yang kecil dinilai merugikan karena dapat menyebabkan korosi pada peralatan dan fasilitas proses di industri migas. Proses adsorpsi merupakan proses yang paling sesuai untuk memisahkan merkuri dalam gas bumi dan rancang bangun alat adsorpsi merkuri merupakan salah satu solusi untuk meminimalkan kandungan merkuri dalam gas bumi.

v

Kinerja alat rancang bangun adsorben mercury removal dengan kondisi percobaan menggunakan data optimum dari hasil aktivasi adsorben karbon yang telah dikarakterisasi. Kondisi optimum percobaan yaitu menggunakan adsorben karbon yang berukuran 70 mesh, diaktivasi pada temperature 700 oC, direndam setelah aktivasi selama 12 jam dan posisi tabung adsorben vertikal. Hasil pengukuran merkuri (Hg) menunjukkan bahwa adsorben karbon aktif pada kondisi percobaan tersebut mampu menyerap merkuri (Hg) sebesar 27.629,94 μg/m3. Kata kunci : rancang bangun, adsorben, merkuri ABSTRACT Most of natural gas contain a trace mercury, However, although its content in natural gas is very small, mercury can cause corrosion in process facilities and equipment plant in petroleum industries. The adsorption process is the best technique and mostly used for mercury separating in natural gas. The engineering equipment of mercury removal by activated charcoal adsorbent is one of few solution to minimize mercury content in natural gas. To obtain the best result of adsorbent activation, it is very important to run the process under optimum condition. There are several optimum conditions which is obtained from the experiment e.g.: The size of the activated carbon particles is 70 mesh, temperature activation is 700oC approximately, time of immersed in ZnCl2 after activation is 12 hours and use a vertical position of adsorbent tube. The result of mercury (Hg) measurement shows that the ability of activated carbon adsorbent to adsorb mercury is 27.629,94 μg/m 3. Author Keywords: engineering,adsorbent,mercury Maizar Rahman (Peneliti Utama pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS”) Cadangan Strategis Minyak untuk Keamanan Energi Indonesia LPL Vol. 45 No. 1, April 2011 hal. 47 - 53 SARI Gangguan pasokan minyak mentah dan bahan bakar minyak berakibat parah kepada perekonomian vi

negara yang terkena, bahkan juga kepada situasi yang dapat menimbulkan ketidakstabilan sosial politik. Untuk itu diperlukan cadangan penyangga energi untuk ketahanan energi negara tersebut. Keamanan energi Indonesia sudah dalam situasi rawan terhadap gangguan pasokan, baik dalam hal distribusi bahan bakar minyak di dalam negeri maupun dalam pengadaan impor minyak mentah untuk kilangkilang di dalam negeri dan impor bahan bakar minyak Undang-undang dan peraturan-peraturan terkait sudah mengamanatkan ketersediaan energi penyangga ataupun cadangan strategis minyak bumi dan penyediaan bahan bakar minyak nasional. Disarankan agar Indonesia membangun simpanan minyak mentah dan bahan bakar minyak, pada tahap awal, sekurangnya untuk 30 hari impor. Tangki-tangki yang tidak terpakai sepenuhnya yang berada di Pertamina maupun di badan usaha kontrak kerja sama serta di depot-depot dan kilang-kilang dapat dimanfaatkan sebagai penyimpan cadangan minyak dan bahan bakar minyak. Kerja sama regional ASEAN harus lebih dikonkretkan, untuk dapat memperkuat keamanan energi para anggotanya, terutama di saat kritis atau kelangkaan pasokan. Setyo Widodo 1 , Nelson Saksono 2, Subiyanto 3 ( (Pengkaji Teknologi1), Peneliti Utama3) pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS”) Evaluasi Metode Estimasi Viskositas Kinematik Campuran Biner Base Oil dan Aditif Viscosity Modifiers (VMs) LPL Vol. 45 No. 1, April 2011 hal. 55 - 60 SARI Penyusunan formula minyak lumas selalu melibatkan pencampuran base oil dan aditif melalui tahapan estimasi dan formulasi skala laboratorium, dilanjutkan dengan produksi skala komersial. Parameter kunci dalam penyusunan formula adalah viskositas kinematik yang nilainya dapat dihitung secara teoretis dan pengujian laboratorium. Beberapa metode estimasi viskositas campuran yang dikenal antara lain persamaan Refutas, metode Wright, dan metode yang dikembangkan dan digunakan dalam

American Society for Testing and Material (ASTM D 7152). Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari akurasi ketiga metode tersebut dalam memprediksi viskositas kinematik campuran biner base oil dan aditif. Sampel campuran biner tersusun dari dua jenis base oil mineral produksi PT Pertamina (Persero) dan aditif viscosity modifiers (VMs) produksi Lubrizol yang divariasikan pada kisaran konsentrasi 5-30 % berat. Nilai viskositas kinematik diukur pada temperatur uji 40 dan 100oC menggunakan cannon automatic viscometer series 2000 (CAV 2000) dengan mengacu pada metode uji ASTM D 445. Evaluasi data dilakukan untuk mendapatkan nilai persen average absolute deviation (%AAD) sebagai indikator akurasi hasil estimasi dari setiap metode dibandingkan dengan data empiris. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai %AAD pada 24 data uji dari 12 sampel campuran biner dan temperatur uji 40oC adalah 10,56 %, lebih rendah dibandingkan persamaan Refutas dan metode ASTM, yaitu 41,19 dan 41,25 %. Pada temperatur uji 100oC nilai %AAD metode Wright adalah 15,03 %, lebih rendah daripada persamaan Refutas dan metode ASTM yaitu 39,15 dan 39,43 %. Berdasarkan hasil tersebut, dapat disimpulkan bahwa metode Wright memberikan nilai estimasi yang lebih akurat dibandingkan dengan persamaan Refutas maupun metode ASTM. Katakunci: viskositas kinematik, viscosity modifiers, average absolute deviation. ABSTRACT Lubricating oil formulation always involves mixing of base oil and additives through several steps of estimation and laboratory scale formulation, followed by commercial scale production. Key parameters in the preparation of formula is the kinematic viscosity whose value can be calculated theoretically and by laboratory testing. Several viscosity estimation methods of the mixture, known as Refutas equation, the Wright method, and methods developed and used in the American Society for Testing and Materials (ASTM D 7152). This research was conducted to study the accuracy of these three methods in predicting the

kinematic viscosity of base oil and additives binary mixtures. The sample of binary mixtures composed of two types of mineral base oil derived from PT Pertamina (PERSERO), and concentrations of additive viscosity modifiers (VMs,) derived from Lubrizol Indonesia, varied 50-30% by weight. Kinematic viscosity values were measured at 40 and 100oC using a cannon autotomatic viscometer series 2000 (CAV 2000) according to ASTM test method D 445. The data were evaluated to obtain the value of percent average absolute deviation (% AAD) as an indicator of the accuracy of each method compared with empirical data. The results showed that the % AAD value of 24 data from 12 binary-mixtures samples measured at 40oC is 10.56%, lower than Refutas equation and ASTM methods, 41.19 and 41.25% respectively. Test result at 100oC show that % AAD of Wright’s method is 15.03%, lower than the Refutas equation and ASTM methods, 39.15 and 39.43% respectively. Based on these results, it can be concluded that Wright method gives a more accurate compared with both Refutas equation and ASTM methods. Author Keywords: kinematic viscosity, viscosity modifiers, average absolute deviation.

Milda Fibria1), Catur Yuliani R1), M. Hanifuddin1) (Peneliti Pertama 1) pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS”) Analisis Tingkat Penguapan pada Minyak Lumas Transmisi LPL Vol. 45 No. 1, April 2011 hal. 61 - 64 SARI Proses transmisi roda gigi memungkinkan terjadinya slip yang mengakibatkan terjadinya pemanasan ekstrem di dalam gearbox. Kondisi ini selain dapat mengoksidasi minyak lumas dengan cepat juga akan menyebabkan penguapan berlebih yang berefek pada berkurangnya pelumasan hingga

vii

tidak mampu lagi melumasi dengan baik. Untuk mengetahui kehilangan minyak lumas, maka dilakukan pengujian terhadap beberapa minyak lumas transmisi roda gigi pada laboratorium semi-unjuk kerja minyak lumas. Dengan metode ASTM D 5800, minyak lumas dipanaskan pada suhu 2500C selama satu jam dengan tekanan 2 mbar menggunakan alat uji Noack evaporation tester. Hasilnya adalah pada beberapa minyak lumas roda gigi SAE 90, penguapan yang terjadi cukup besar bahkan mencapai lebih dari 30%. Sehingga pemilihan terhadap base oil dari pelumas haruslah diperhatikan. Kata kunci: Roda gigi, minyak lumas, penguapan. ABSTRACT The gear transmission process may cause skid that results in extreme heat in the gearbox. This condition will causes rapid oxidation and evaporation of lubricating oil in the gearbox. The evaporation reduces the function of the lubricating oil that ultimately makes the oil unable to lubricate properly. The purpose of this study is to find out the loss of the oil due evaporation. The method used refers to ASTM D 5800 using Noack Evaporation Tester on fifteen different kinds of lubricating oils from various brands in semi performance laboratory. The result show that in some gear oils of SAE 90, evaporation occurrs quite largely that it can reach more than 30%. Thus attention should be taken into consideration in selecting oil-based lubricants. Author Keywords: Gear, lube oil, evaporation. Syafrizal1) dan Dianursanti2) (Peneliti Pertama1) pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS”, Dep. Teknik Kimia2), Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Kampus Baru UI, Depok 16424) Pemanfaatan Bakteri Thiobacillus Thioparus Untuk Mereduksi Kandungan Sulfur dalam Gas LPL Vol. 45 No. 1, April 2011 hal. 65 - 69 SARI Salah satu solusi untuk mereduksi kandungan sulfur menggunakan mikroba yang bersifat aerob. Jenis mikroba ini dapat mengoksidasi senyawa sulfur untuk viii

menghasilkan energi. Bakteri sulfur dapat menyimpan dan menggunakan sulfur elemental atau komponen organik sulfur untuk metabolisme selnya. Dalam penelitian ini bakteri pereduksi sulfur yang digunakan adalah Thiobacillus thioparus, sedangkan senyawa sulfur yang digunakan natrium tiosulfat (Na2S203) dengan konsentrasi 200, 400, dan 600 mg/ L. Hasil penelitian menunjukkan, tingkat ketahanan bakteri Thiobacillus thioparus terhadap variasi konsentrasi senyawa sulfur secara umum mengalami fase lag pada 12 jam periode inkubasi. Fase eksponensial terjadi pada periode ini, pertumbuhan bakteri yang sangat cepat selama 30 atau 36 jam dan mengalami penurunan populasi pada jam ke-54. Pada tiga perlakuan tersebut semakin tinggi konsentrasi substrat, maka aktivitas bakteri dalam laju reduksi akan semakin besar. Kata kunci : Biofilter, Desulfurisasi, Thiobacillus thioparus. ABSTRACT One of the solutions to remove sulphur content is by using aerobic microbes. This type of microbes can oxidize sulphur compounds to yield energy. Sulphur bacterium can keep and use elemental organic sulphur component for their metabolism of cells. In this research the sulfur reducer bacteria used Thiobacillus thioparus, whereas sulfur compound used sodium thiosulfat, N2S2O3 with concentration of 200, 400, and 600 mg/L. The result of research, shows the endurance level of Thiobacillus thioparus bacteria to various sulphur compound concentration. Generally the phase lag accure at 12 hour incubation period. The exponential phase occurs during this periode, the bacterium grew very quickly during 30 or 36 hours. Finally the bacterium population decreased at 54 hour. Based on the tree treatments, the higher the substrate concentration, the faster the reduction rate. Author Keyword : Biofilter, Desulfurisation, Thiobacillus thioparus.

M. Hanifuddin 1) , Milda Fibria 1) , Shinta Sari Hastuningtyas 2) (Peneliti Pertama1, Penganalisis Pelumas2 pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS”) Penggunaan Infra Red Oil Analyser untuk Memantau Kondisi Minyak Lumas Mesin Diesel LPL Vol. 45 No. 1, April 2011 hal. 71 - 78 SARI Pelaksanaan program analisis minyak lumas yang baik akan memberikan petunjuk kondisi minyak lumas selama pemakaian. Analisis ini meliputi karakteristik kandungan aditif, produk-produk oksidasi, dan adanya kontaminan yang terdapat pada minyak lumas. Sampel diperoleh dari minyak lumas hasil formulasi dan minyak lumas produksi Pertamina yang ada di pasaran yang diujicobakan pada kendaraan diesel penumpang. Sampling dilakukan pada jarak tempuh 0 km, 5000 km, 10000 km, dan 15000 km. Kemudian dilakukan analisis menggunakan FTIR Oil Analyser, yang menghasilkan sembilan utama jenis pengukuran inframerah. Berdasarkan hasil uji menggunakan FTIR Oil Analyser, minyak lumas secara garis besar menunjukkan karakteristik yang bagus sampai jarak tempuh 15.000 km. Kata kunci : analisis minyak lumas, FTIR, oil analyser ABSTRACT Implementation of lubricating oil analysis program on will be able to indicate the condition of the oil in use. This analysis includes the characteristics of the content of additives, products of oxidation, and the existence of contaminants contained in the formulation of lubricating oil. Lubricating oil samples are obtained from the formulated oil and by Pertamina’s lubricating oil that is tested on diesel passenger vehicles. Sampling are taken after the oil is used for a distance 0 km, 5000 km, 10000 km, and 15000 km. The analysis is performed using FTIR Oil Analyser, which resulted in nine kinds primer of measurements. Based on test results, both of the formulated lubricating oil and Pertamina’s lubricating oil in general still shows good characteristics until the distance of 15000km. Author Keywords : lubricant analysis, FTIR, oil analyser

Abdoel Goffar (Peneliti Madya pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS”) Rancangan Dasar Perhitungan Proteksi Katodik dengan Menggunakan Anoda Korban Pada Struktur Baja Anjungan Minyak di Lingkungan Air Laut LPL Vol. 45 No. 1, April 2011 hal. 79 - 90 SARI Pembuatan dokumen setiap pekerjaan proyek adalah sangat penting. Penelitian dengan perhitungan rancangan dasar proteksi katodik anoda korban pada pile di anjungan lepas pantai dilakukan dengan membuat laporan sebagai dokumen. Dokumen ini berisi laporan yang tersusun secara sistematika dengan menerangkan pekerjaan proyek meliputi rekayasa dasar untuk perhitungan proteksi katodik dan menggunakan anoda korban (sacrificial anode) untuk melindungi korosi pada tiang baja (steel pile) anjungan minyak di lepas pantai. Paper ini menunjukkan tahapan merancang proteksi katodik sesuai dengan standar dan spesifikasi dari salah satu perusahaan milik negara Eropa yang beroperasi di Indonesia. Rancangan meliputi perhitungan secara teliti kebutuhan arus pile dari anjungan minyak (platform) di lingkungan air laut (lepas pantai). Kerja sama tim insinyur dari berbagai disiplin ilmu yang masingmasing memiliki data lapangan kemudian terkumpul dalam beberapa arsip (file) dalam komputer yang sebagai jejaring (network), sehingga memudahkan perolehan data secara lengkap. Selain dari pada itu dibutuhkan juga gambar autocad guna mengetahui keadaan sebenarnya instalasi terhadap tiang pancang (pile) anjungan yang diproteksi katodik. Perhitungan dilakukan dengan menyusun tabulasi secara sistematis dan memudahkan perhitungan dalam komputer secara cepat,sehingga menjadi praktis dan efisien. Hasil dari perhitungan dapat memberi penjelasan terhadap kebutuhan arus pada pile dan memudahkan koreksi apabila ada kesalahan dengan memasukkan semua parameter yang diketahui. Rancangan ini dikenal dengan rekayasa dasar (basic engineering) agar anoda yang tersedia dapat memenuhi kebutuhan arus tiang pancang (pile) yang telah ditentukan hingga 20 tahun dan memastikan sistem berjalan sesuai rancangan. Kata kunci: proteksi katodik, anoda korban, tiang baja anjungan lepas pantai, perhitungan

ix

ABSTRACT Document report of each project job is very important. The research with basic design calculation for installation of sacrificial anode cathodic protection in offshore platform is done by making the report as a document. The document consists of the report which is arranged sistematically to describe the project which encompasses the basic engineering for calculation of cathodic protection In this case the project that has been done is cathodic protection by sacrificial anode in offshore platform structure. The document list consists of various parts of the report which describe the work which encompasses the document. The report also describes the basic engineering calculation of cathodic protection by using sacrificial anode to protect corrosion on the steel pile of fixed offshore. This paper describes the steps to design the cathodic protection according to NACE standard and one of Europe company specification of oil and gas operation. The design comprises accurate calculation of current demand of oil platform pile in offshore field. A

x

team engineers of miscellaneous science discipline work together according to their background. The compiled data are recorded in computer network which connected each other, so that to make easy to access the complete data. Besides that the autocad drawing is also needed in order to know actually circumstance in which to install the sacrificial anode for the platform pile. The calculation is performed to arrange the systematically tabulation and to make easy the calculation in computer is very fastly, so that it will be practice and efficient. The result from the calculation can give the information on current demand about the pile. And to make easy the correction If there is any mistake with including the all known parameter. The design is known as the basic engineering in order the supply anode can fulfill the current demand on the pile Which has been determined until 20 years and must be the running system according to design. Author Keywords: cathodic protection, sacrificial anode, the steel beam offshore platform, the calculation

MERAMU BENSIN RAMAH LINGKUNGAN DJAINUDDIN SEMAR DAN EMI YULIARITA

LEMBARAN PUBLIKASI LEMIGAS VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 1 - 10

Meramu Bensin Ramah Lingkungan dengan Pemanfaatan Butanol Oleh: Djainuddin Semar1) dan Emi Yuliarita2) Peneliti Madya1), Peneliti Muda2) pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS” Jl. Ciledug Raya Kav. 109, Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan 12230, Indonesia Tromol Pos : 6022/KBYB-Jakarta 12120, Telepon : 62-21-7394422, Faksimile : 62-21-7246150 Teregistrasi I Tanggal 20 Januari 2011; Diterima setelah perbaikan tanggal 16 Februari 2011 Disetujui terbit tanggal: 29 April 2011

SARI Butanol adalah suatu alkohol yang dapat digunakan sebagai bahan bakar mesin bensin pada pembakaran internal tanpa modifikasi mesin. Keuntungan dari butanol adalah angka oktana dan kandungan energinya tinggi, hanya sekitar 10% lebih rendah daripada bensin. Butanol adalah hidrokarbon rantai panjang bersifat non-polar, tidak larut dalam air dan titik nyalanya tinggi, serta mempunyai tekanan uap rendah (0,3 psi). Kelemahan utama butanol adalah bersifat toksisitas, dan kenyataan pada proses fermentasi butanol (dapat dibuat dari ganggang, mahkota dewa, buah naga) memancarkan bau busuk. Membuat butanol dari minyak tidak menghasilkan bau tersebut, namun pasokan terbatas. Pengujian kinerja sepeda motor di atas dinamometer sasis. Hasil uji daya rata-rata terhadap waktu akselerasi rata-rata mesin sepeda motor yang berbahan bakar bensin yang mengandung 10% volume butanol (Bu10) lebih rendah 3,4% dibandingkan ketika memakai bensin yang tidak mengandung butanol (Bu0). Hasil uji konsumsi bahan bakar Bu10 dibandingkan dengan bensin Bu0 adalah meningkat 2,13%, sedangkan emisi gas buang nitrogen oksida, karbon monoksida, hidrokarbon dan karbon dioksida masing-masing lebih rendah. Kata kunci: butanol, kinerja, ramah lingkungan. ABSTRACT Butanol is an alhohol which can be used as fuel in most gasoline internal combustion engines without the need of engine modification. The advantages of butanol are its high octane rating and high energy content, i.e. only about 10% lower than gasoline. Butanol longer hydrocarbon chain causes it to be fairly non-polar, not water soluble, has a very low vapor pressure (RVP 0,3 psi). Butanol’s only major disadvantages are its toxicity and the fact that the fermentation process (butanol can be made from algae, phaleriamacrocarpa, dragon fruit) for renewable butanol emits a foul odour. Making butanol from oil product will not give such odour, but it is limited its supply. Performance test was done by using motor bike on chassis dynamometer. The test results show that average power and average acceleration time of motor cycle engine that used gasoline fuel Bu10 compared to fuel performance of reference gasoline fuel Bu0 can be described as follow: the engine power decreased by 3,4%; the consumption increased by 2,13%, the nitrogen oxides, carbon monoxides, hydrocarbon emission and carbon dioxides decreased. Keywords: butanol, performance, green fuel

1

MERAMU BENSIN RAMAH LINGKUNGAN

LEMBARAN PUBLIKASI LEMIGAS

DJAINUDDIN SEMAR DAN EMI YULIARITA

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 1 - 10

I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pada saat ini bahan bakar alternatif berasal dari bahan nabati yang telah banyak diteliti, dikembangkan, dan diaplikasikan untuk bahan bakar bensin di Indonesia masih terbatas pada etanol/bioetanol. Bioetanol di Indonesia sebagian besar dibuat dari gula tebu dan singkong. Ditinjau dari bahan bakunya, bioetanol tersebut memiliki kelemahan karena bahan bakunya berasal dari bahan pangan sehingga dikhawatirkan apabila kebutuhan semakin meningkat maka harga komoditas pangan tersebut akan meningkat pula. Bahan bakar yang memiliki potensi cukup besar untuk dikembangkan tanpa mengganggu pasokan pangan adalah butanol/biobutanol. Bahan baku biobutanol tanpa mengganggu pasokan pangan, antara lain ganggang air tawar (algae), tandan nipah, buah mahkota dewa (phaleriamacrocarpa), buah naga (dragon fruit), tandan daun nipah. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan butanol sebagai aditif peningkat angka oktana bensin (octane booster additive) dan penggunaaan etanol dimaksudkan untuk mengamati perbedaan pengaruh pemanfaatan butanol dibandingkan dengan pemanfaatan etanol sebagai peningkat angka oktana bensin. Populasi kendaraan bermotor jenis sepada motor di Indonesia sangat pesat seperti disajikan pada Gambar 2, oleh sebab itu pengujian kinerja menggunakan sepeda motor di atas dinamometer sasis. B. Maksud dan Tujuan Maksud dan tujuan penelitian ini adalah untuk mengamati pengaruh penambahan butanol ke dalam bensin terhadap perubahan sifat fisika/kimia, serta efek pemakaian campuran butanol dan etanol sebagai campuran bensin terhadap peningkatan angka oktana riset dan kinerja sepeda motor.

-

-

dan unjuk kerja pada mesin sepeda motor di atas dinamometer sasis. Pengujian sifat-sifat fisika/kimia sampel bahan bakar dengan metode uji standar ASTM dan/atau metode uji baku lainnya. Evaluasi hasil uji fisika/ kimia sampel campuran bensin-butanol dan bensin-etanol dilakukan dengan cara membandingkannya dengan spesifikasi Bensin 88 yang ditetapkan Pemerintah. Pengujian kinerja di atas bangku uji menggunakan dua jenis sepeda motor empat langkah. Evaluasi hasil-hasil uji kinerja dilakukan dengan membandingkan hasil uji kinerja sampel campuran bensin-butanol dan bensin-etanol dengan kinerja bensin tanpa kandungan oksigenat (butanol atau etanol).

II. TINJAUAN LITERATUR A. Butanol 1. Bahan Baku Butanol Bahan baku biobutanol berasal dari ganggang (algae), buah naga (dragon fruit), buah makkota dewa (phaleriamacrocarpa), dan lain-lain seperti disajikan pada Gambar 1. Bahan baku bioutanol ini tidak mengganggu pasokan pangan dan cukup banyak tersedia di banyak pulau di Indonesia. 2. Proses Pembuatan Butanol Senyawa butanol pertama sekali ditemukan pada tahun 1852 oleh Wyrtz dengan cara memisahkan nbutanol dari campuran amil alkohol (minyak fusel). Kemudian pada tahun 1871, Lieben dan Rossi berhasil memperoleh n-butanol dari reduksi n-butiraldehida. Butanol dapat dibuat dari proses hidrogenasi dan/ atau proses fermentasi. - Proses hidrogenasi menggunakan bahan baku butiraldehida cair yang terdiri atas 99% volume

C. Metodologi -

-

2

Penelitian diawali dengan penyiapan bahan baku butanol dan etanol. Kemudian melakukan formulasi bensin modifikasi dengan menggunakan oksigenat jenis alkohol yaitu butanol dan etanol sebagai peningkat angka oktana. Dilakukan pemilihan sampel formula bensin modifikasi untuk pengujian sifat-sifat fisika/kimia

Ganggang (algae)

Buah Naga Mahkota Dewa (Dragon Fruit) (phaleriamacrocarpa)

Gambar 1 Bahan Baku Butanol/Biobutanol




dengan bensin, butanol mempunyai kecenderungan yang kecil untuk terpisah jika bahan bakar ini terkontaminasi dengan air. B. Populasi Kendaraan Bermotor di Indonesia Kebutuhan bahan bakar minyak jenis bensin meningkat dari tahun ke tahun seiring dengan meningkatnya jumlah kendaraan bermotor berbahan bakar bensin di Indonesia. Data-data yang didapat dari Kepolisian Republik Indonesia menunjukkan bahwa jumlah kendaraan bermotor di Indonesia dari berbagai jenis dan tipe seperti kendaraan penumpang, bus, truk dan sepeda motor pada tahun 2008 adalah 65.273.451 unit, di mana sekitar 47.683.681 unit (73,05%) adalah jenis sepeda motor. Populasi kendaraan bermotor dari berbagai jenis seperti mobil penumpang, truk, bis dan sepeda motor dari tahun 2004 sampai dengan tahun 2008 disajikan pada Gambar 2. III. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Uji Sifat-Sifat Fisika/Kimia Identitas bahan bakar bensin yang mengandung butanol dan etanol sebagai berikut: - Bu0, Bu10, Bu20, Bu30, Bu40 bahan bakar bensin masing-masing mengandung 0%, 10%, 20%, 30% dan 40% volume butanol. - E10 adalah bahan bakar bensin yang mengandung 10% volume etanol. Hasil-hasil uji sifat-sifat fisika kimia utama seperti angka oktana riset (research octane number, RON), distilasi (IBP, T10, T50, T90, titik didih akhir), tekanan uap Reid (Reid vapor pressure, RVP), diuraikan di bawah ini.

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 1 - 10

sebagai berikut: - Penambahan 10% volume butanol dapat menaikkan angka oktana riset 1,6 RON - Penambahan 10% volume etanol dapat menaikkan angka oktana riset 2,25 RON. 2. Distilasi Sifat volatilitas bensin berkaitan dengan pembentukan campuran udara dan bahan bakar yang berpengaruh pada kemulusan operasi mesin kendaraan (driveability), kemudahan penyalaan pada saat dingin (cold starting), mudah mencapai panas (warm up), meratanya distribusi bahan bakar pada setiap silinder mesin (fuel distribution) dan bensin tidak terlalu berat (oil dillution), serta terjadinya sumbatan uap (vapor lock). Sifat volatilitas diukur dengan menggunakan dua metode uji standar, yaitu distilasi metode ASTM D86 dan tekanan uap Reid metode ASTM D-323. Kurva Distilasi ASTM merupakan kurva standar yang menyatakan kisaran titik didih bensin. Hasil uji distilasi sampel yang diramu dari campuran 10% volume butanol sampai dengan 40% volume dengan bensin tipikal terhadap temperatur penguapan distilasi, disajikan pada Gambar 3. Dari Gambar 3 terlihat bahwa pencampuran butanol ke dalam bensin memberikan pengaruh positif terhadap sifat

1. Angka Oktana Riset Pengaruh pencampuran butanol dan etanol ke dalam bahan bakar bensin mulai dari 10% sampai dengan 40% volume terhadap tingkat angka oktana, seperti disajikan pada Gambar 3. Dari Gambar 3 ternyata penambahan butanol tipikal ke dalam bensin memberikan respon kenaikan angka oktana riset lebih rendah dibandingkan dengan penambahan etanol. Spesifikasi Bensin 88 menurut Surat Keputusan Dirjen Migas No. 3674 K/24/DJM/2006 tanggal 17 Maret 2006 menetapkan batasan kandungan oksigenat dalam bensin maksimum 10% volume. Dari Gambar 2 terlihat bahwa hasil uji angka oktana riset 4

Gambar 2 Populasi Sepeda Motor di Indonesia


penguapan bensin dan diuraikan di bawah ini. - Penambahan butanol dapat meningkatkan temperatur distilasi pada 10% volume penguapan, tetapi masih di bawah temperatur maksimum 74 o C menurut spesifikasi Bensin 88 yang ditetapkan Pemerintah; artinya penambahan 10% butanol ke dalam bensin dapat memudahkan penyalaan mesin pada suhu dingin (cold starting). - Pada distilasi 50% volume penguapan, ternyata penambahan 10% volume butanol dalam bensin kendaraan bermotor cenderung meningkatkan temperatur 50% volume penguapan bensin tetapi masih dalam batas temperatur minimum – maksimum : 88oC - 125oC menurut spesifiksi Bensin 88 yang ditetapkan Pemerintah; artinya pecampuran butanol dengan bensin sangat menguntungkan jika ditinjau dari percepatan (acceleration) dan mempercepat pemanasan mesin (warm up) mesin kendaraan bermotor. - Perbedaan pencampuran butanol dan etanol ditinjau dari hasil uji temperatur pada distilasi 50% volume penguapan sebagai berikut: - Penambahan butanol pada bensin cenderung menaikkan temperatur distilasi 50% volume penguapan. Keadaan ini akan memperbaiki sistim akselerasi dan pemanasan mesin kendaraan bermotor. - Penambahan etanol pada bensin cenderung menurunkan temperatur distilasi 50% volume penguapan. Keadaan ini akan menyebabkan lambatnya akselerasi dan pemanasan mesin kendaraan bermotor. - Temperatur distilasi pada 90% volume penguapan dibatasi maksimum 180oC menurut spesifiksi Bensin 88 yang ditetapkan Pemerintah. Pencampuran 10% volume butanol dalam bensin kendaraan bermotor juga dapat menurunkan temperatur 90% volume penguapan bensin; artinya pencampuran 10% volume butanol dalam bensin dapat meningkatkan pemerataan distribusi bahan bakar bensin di setiap silinder mesin kendaraan (fuel distribution). - Temperatur titik didih akhir (end point) dibatasi maksimum 215oC menurut spesifiksi Bensin 88 yang ditetapkan Pemerintah. Pencampuran 10% volume butanol dalam bensin kendaraan bermotor cenderung menurunkan temperatur titik didih akhir


Gambar 3 Efek Butanol dan Etanol dalam Bensin Terhadap Kenaikan Angka Oktana Riset

bahan bakar bensin; artinya pencampuran 10% volume butanol dengan bensin dapat mencegah kemungkinan terjadinya distribusi bahan bakar yang tidak terbakar ke dalam minyak lumas di karter mesin kendaraan (fuel dillution). Seperti diketahui bahwa bahan bakar sebagai bensin yang titik didihnya melebihi batas maksimum 215oC lebih sulit terbakar sehingga akan masuk/jatuh ke ruang pelumas karter mesin. Bercampurnya bahan bakar dengan pelumas karter mesin akan merusak pelumas karter dan berdampak pada kerusakan pada bagian-bagian mesin yang berputar di dalam karter mesin. 3. Tekanan Uap Reid Tekanan uap Reid (Reid vapor pressure, RVP) spesifikasi Bensin 88 menurut SK Dirjen Migas No. 3674 K/24/DJM/2006 tanggal 17 Maret 2004 dibatasi maksimum 62 kPa. Tetapi karena bahan bakar bensin (khususnya Bensin 88) yang dipasarkan di dalam negeri kadang-kadang mempunyai tekanan uap Reid (RVP) tinggi, maka Dirjen Migas dengan surat Keputusannya No. 5312/14/DJM.T/2008 tanggal 31 Maret 2008 memberikan “Dispensasi penyesuaian spesifikasi BBM jenis Bensin 88” yaitu RVP maksimum 69 kPa. Spesifikasi bensin dari beberapa negara seperti 5




VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 1 - 10

Jepang (JIS K2202), China, Korea Selatan, Thailand, Malaysia, WWFC (Kategori 1, 2, 3, 4), Eropa (EURO II, III, IV) dan Amerika Serikat (ASTM D 4814-01a) disajikan pada Tabel 4 menetapkan RVP bensin berbeda-beda tergantung kondisi udara sekeliling (atmosfer) dan kebutuhan mesin kendaraan bermotor yang beredar di negara yang bersangkutan. Butanol mempunyai RVP rendah, sehingga bila butanol dicampur dengan bahan bakar bensin kendaraan bermotor, maka RVPnya akan turun. Pengaruh pencampuran butanol sampai 40% volume ke dalam bahan bakar bensin terhadap perubahan tekanan uap Reid (RVP) disajikan pada Gambar 4. Data hasil uji RVP pada Gambar 4 ternyata penambahan butanol ke dalam bahan bakar bensin sangat menguntungkan karena dapat menghasilkan RVP yang rendah (< 62 kPa) sehingga dapat mencegah terjadinya sumbatan uap (vapor lock) terutama pada mesin kendaraan bermotor berbahan bakar bensin yang memakai karburator. 4. Sifat Stabilitas dan Kebersihan Sifat-sifat fisika/kimia lain yang berkaitan dengan stabilitas dan kebersihan bahan bakar, serta keselamatan kerja dan lingkungan antara lain: kandungan timbel, kandungan sulfur, merkaptan, korosi bilah tembaga (copper strip), kestabilan oksidasi (induction periode), getah purwa (existent gum), dan komposisi hidrokarbon. Kandungan sulfur dalam bensin akan menghasilkan sulfur dioksida (SOx), sebagai hasil pembakaran dapat berubah menjadi asam sulfit/sulfat yang bersifat korosif pada sistem saluran gas buang. Senyawa sulfur dapat meracuni katalis pada konverter katalitik (three ways catalyst), sehingga penurunan kadar sulfur dapat meningkatkan efisiensi dan umur konverter katalitik tersebut untuk menurunkan emisi VOC, CO, HC, NOx, dan emisi beracun lainnya. B . Pengujian Kinerja pada Dinamometer Sasis

Gambar 4 Distilasi Bahan Bakar Butanol dalam Bensin

Tabel 4 RVP Spesifikasi Bensin di Beberapa Negara Negara-Negara

Nama Spesifikasi Tekanan Uap Reid (RVP) Bensin (kPa) Bensin 88

Maks. 62

Indonesia Bensin 91/95 Jepang (JIS K 2202) Premium/Regular China

Premium/Regular/ UL Regular

45 – 60 44 – 78 Summer Maks. 62 Winter 93

Korea Selatan

UL Premium/UL R

45 – 85

Thailand

UL Premium/UL R

Maks. 62

Pilipina

Premium/ UL R

Maks. 85

Malaysia

URM_ Revision 2

WWFC

Cat 1, 2, 3, 4 II

Maks. 70 45 – 60 (Clas s A) 35 -100

EURO

1. Data Teknis Kendaraan Pengujian kinerja dilakukan pada Yamaha VGR dan data teknis Sepeda motor VGR disajikan pada Tabel 5. Dari Tabel 5 terlihat bahwa kendaraan ini mempunyai perbandingan kompresi 9,0, sehingga membutuhkan bahan bakar minyak jenis bensin.

6

III dan IV Amerika Serikat (ASTM D4814-01a)

60/70

Class AA

54

Class A

62

Class B

69

Class C

79

Class D

93

Class E

103




VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 1 - 10

2. Hasil uji kinerja pada Dinamometer Sasis Penelitian ini menggunakan sebuah sepeda motor berkarburator. Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui efek penggunaan bahan bakar yang mengandung butanol dan/atau etanol dibandingkan dengan bahan bakar yang tidak mengandung butanol terhadap kinerja mesin sepeda motor. Identitas bahan bakar yang digunakan sebagai berikut: Bu0 = E10 : bahan bakar bensin tanpa oksigenat (bu tanol/etanol) Bu 10 : bahan bakar bensin yang mengandung 10% volume butanol E 10 : bahan bakar yang mengandung 10% volume etanol. a. Waktu akselerasi Waktu akselerasi diukur dari putaran mesin terendah atau pada gear 1 sampai motor mencapai putaran mesin maksimum atau gear 4 pada kecepatan tertentu. Kecenderungan hasil uji kecepatan (km/jam) motor VGR terhadap waktu akselerasi untuk tiga jenis bahan bakar (Bu0, Bu10, E10 ) disajikan pada Gambar 6. - Kecepatan (km/jam) terhadap waktu akselerasi rata-rata mesin sepeda motor VGR yang memakai bensin Bu10 lebih rendah 3,8% dibandingkan bahan bakar bensin Bu0. - Kecepatan (km/jam) terhadap waktu akselerasi rata-rata mesin sepeda motor yang memakai bensin E10 lebih rendah 6,8% dibandingkan bahan bakar bensin E0.

Gambar 5 Pengaruh Penambahan Butanol dalam Bensin terhadap Perubahan RVP

Tabel 5 Data Teknis Sepeda Motor VGR No.

Uraian

Data Teknis Motor VGR

1

Tipe Mes in

4 Langkah, air cooled

2

Diam eter x Langkah

49.0 x 54.0 m m

3

Pola pergantian gigi

N -1-2-3-4-N

4

Volum e s ilinder

102 cc

5

Perbandingan kom pres i 9.0 : 1

6

Sus unan s ilinder

Satu Mendatar

b. Daya akselerasi Kecenderungan hasil uji perubahan daya akselerasi mesin terhadap waktu disajikan pada Gambar 7. - Daya rata-rata (Hp) terhadap waktu akselerasi rata-rata mesin sepeda motor VGR yang memakai bensin Bu10 lebih rendah 3,4% dibandingkan bahan bakar bensin Bu0. - Daya rata-rata (Hp) terhadap waktu akselerasi rata-rata mesin sepeda motor VGR yang memakai bensin E10 lebih rendah 6,3% dibandingkan bahan bakar bensin Bu0.

c. Daya Vs Putaran Mesin Pengujian daya bahan bakar bensin (Bu0) dan bahan bakar bensin B10 dan bensin E10 dilakukan pada posisi gigi (gear) 4 terhadap putaran mesin di atas bangku uji Sepeda Motor. Kecenderungan hasil uji daya bahan bakar bensin Bu0, Bu10 dan E10 terhadap putaran mesin Sepeda Motor di atas Bangku uji masing-masing disajikan Gambar 8. - Daya rata-rata (Hp) terhadap putaran mesin ratarata mesin sepeda motor VGR yang memakai bensin Bu10 lebih rendah 1,1% dibandingkan bahan bakar bensin Bu0.

7



- Daya rata-rata (Hp) terhadap putaran mesin ratarata mesin sepeda motor VGR yang memakai bensin E10 lebih rendah 1,7% dibandingkan bahan bakar bensin Bu0. d. Konsumsi bahan bakar Konsumsi bahan bakar motor bensin merupakan nilai atau ukuran keekonomian motor bensin tersebut. Konsumsi bahan bakar diukur dengan mengkur lamanya waktu yang diperlukan untuk menghabiskan sejumlah bahan bakar tertentu bahan bakar tersebut pada konsisi mesin idle. Sebagai acuan bahwa nilai kalor (heating value) etanol, butanol lebih kecil bila dibandingkan dengan nilai kalor bensin seperti disajikan pada Tabel 3. Dengan demikian bila etanol atau butanol dicampur dengan bensin akan menghasilkan nilai kalor rendah dibandingkan dengan nilai kalor bensin. - Konsumsi bahan bakar rata-rata mesin sepeda motor yang memakai bahan bakar bensin Bu10 lebih tinggi 2,13% dibandingkan bahan bakar bensin Bu0.

Gambar 6 Waktu Akselerasi vs Kecepatan Motor VGR

8

Gambar 7 Waktu Akselerasi vs Daya Motor VGR

Gambar 8 RPM vs Daya Motor VGR pada Posisi Gigi4




- Konsumsi bahan bakar rata-rata mesin sepeda motor yang memakai bahan bakar bensin E10 lebih tinggi 2,23% dibandingkan bahan bakar bensin E0. e. Emisi gas buang Pengujian emisi gas buang dilakukan pada mesin bensin pada kondisi idle meliputi: emisi karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO2), nitrogen oksida (NOx) dan hidrokarbon Emisi bensin Bu10 dibandingkan bensin Bu0 diuraikan sebagai berikut: - Emisi CO lebih rendah 6,0% - CO2 lebih rendah 3,5% - NOx lebih rendah 9,34% - Emisi HC lebih rendah 10,12%. Emisi bensin E10 dibandingkan bensin E0 diuraikan sebagai berikut: - Emisi CO lebih rendah 6,22% - CO2 lebih rendah 5,52% - NOx lebih rendah 10,34% - Emisi HC lebih rendah 12,24%. IV. KESIMPULAN Dari data hasil-hasil pengujian percontoh bensin yang mengandung butanol dapat diambil beberapa kesimpulan seperti dibawah ini. A. Sifat-sifat fisika/kimia a. Butanol dapat menaikan angka oktana bensin b. Pengujian distilasi dengan metode ASTM D 86, ternyata penambahan butanol dalam bensin cenderung menaikkan temperatur penguapan T10 (kemudahan dalam penyalaan mesin), T50 (akselerasi dan pemanasan atau acceleration and warm up yang baik), T90 (distibusi yang merata pada setiap silinder mesin). c. Stabilitas oksidasi yang baik. B. Kinerja mesin a. Waktu akselerasi rata-rata mesin sepeda motor yang memakai bahan bakar mengandung butanol (Bu10) lebih baik 3,44% dibandingkan bahan bakar bensin yang tidak mengandung butanol (Bu0). b. Daya akselerasi rata-rata mesin sepeda motor yang memakai bahan bakar mengandung butanol (Bu10) lebih rendah 1,97% dibandingkan bahan bakar bensin yang tidak mengandung butanol (Bu0).

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 1 - 10

c. Konsumsi bahan bakar rata-rata mesin sepeda motor yang memakai bahan bakar mengandung butanol (Bu10) lebih tinggi 2,13% dibandingkan bahan bakar bensin yang tidak mengandung butanol (Bu0). d. Emisi Butanol (Bu10) dibandingkan bensin (Bu0) diuraikan sebagai berikut: - Emisi CO lebih rendah 6,0% - CO2 lebih rendah 3,5% - NOx lebih rendah 9,34% - Emisi HC lebih rendah 10,12%. Dari hasil uji angka oktana riset, sifat volatilitas dan emisi gas buang ini, maka butanol dapat digunakan sebagai peningkat mutu bensin yang ramah lingkungan. C. SARAN Penelitian ini perlu dilanjutkan dengan memakai Biobutanol yang dibuat dari limbah, tumbuhan “algae”, buah mahkota dewa, dan/atau buah naga dengan lingkup penelitian yang lebih komprehensif dengan lingkup pengujian sifat-sifat fisika kimia, uji kinerja pada mesin multisilinder dan uji di jalan raya (road test) dengan memakai sepeda motor. KEPUSTAKAAN 1. Hunt, V.D; 1981, The Gasohol Handbook, industrial Press Inc; New York 10157. 2. Luc Van Den Hemel, 2005; “In the future, it will be possible to convert bioethanol refineries to produce biobutanol,” General Director of Kingston Research. 3. No Name; “Eastman Chemical Company knowledgeable in the relevant science. Equipment and materials described should be, March 15, 2004 Sales Specification” 4. No Name, 2006; Spesifikasi Bahan Bakar Minyak Jenis Bensin, Surat Keputusan Dirjen Migas No. 3674 K/24/DJM/2006 tanggal 17 Maret 2006. 5. R.P. Verma, DR, 2007; “Butanol-Possible Alternative Energy Source” International Symposium on Biofuels New Delhi (India), September 2526, 2007. 6. Yalun Arifin; Dosen Teknik Kimia Universitas Surabaya (Ubaya) dan Alumnus Bioteknologi TU Delft, Belanda “ Biofuel” Posted, 1 Oktober 2008. 9


7. Harmanto, N., 2003. Conquering Disease in Unison with Mahkota Dewa. Phaleria macrocarpa. 1st editon. Jakarta: P.T. Mahkotadewa, Indonesia.

10


8. Randall Chase, (2006-06-23), “DuPont, BP join to make butanol; they say it outperforms ethanol as a fuel additive”

PENANGGULANGAN TANAH TERKONTAMINASI ZULKIFLIANI


Penanggulangan Tanah Terkontaminasi Limbah Minyak Menggunakan Teknik Bios (Skala Pilot) Oleh: Zulkifliani Pengkaji Teknologi pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS” Jl. Ciledug Raya Kav. 109, Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan 12230, Indonesia Tromol Pos : 6022/KBYB-Jakarta 12120, Telepon : 62-21-7394422, Faksimile : 62-21-7246150 Teregistrasi I Tanggal 20 Januari 2011; Diterima setelah perbaikan tanggal 16 Februari 2011 Disetujui terbit tanggal: 29 April 2011

SARI Penanggulangan tanah yang terkontaminasi oleh limbah minyak memerlukan oil separation technology yang tepat dan tidak menimbulkan masalah lain. Salah satu usaha penanggulangan limbah tersebut adalah menggunakan teknik yang terintegritas, feasible (efektif dan efisien) dan ramah lingkungan yaitu teknik Bios. Aplikasi teknik Bios untuk pengolahan tanah tercemar minyak skala pilot telah dilakukan pada studi ini dengan hasil yang baik. Tanah yang tercemar minyak dengan total hidrokarbon minyak (TPH-Total Petroleum Hydrocarbon) dengan rerata 33,59% dapat diturunkan menjadi 0,98%.). Di samping itu berdasarkan analisis laboratorium, minyak yang berhasil diambil kembali (oil recovery) masih dapat digunakan kembali sebagai oil feed di kilang. Kata kunci: limbah minyak, separasi minyak, bioekstraksi, total hidrokarbon minyak ABSTRACT Combating soil contaminated by oil waste requires appropriate oil separation technology that does not cause other problems. One of the efforts to cope with this contaminated soil is by the application of Bios technique which is integrated, feasible (effective and efficient) and environmentally friendly. Bios technique application in upgrading oil-contaminated soil has been carried out in this study with good results. Oil-contaminated soil containing total petroleum hydrocarbon (TPH) with the mean of 33.59% can be reduced to 0.98%. In addition, based on the laboratory analysis, the oil that can be successfully recovered from the soil (oil recovery) can still be reused as oil feed in refineries. Keywords: oil sludge, oil separation, bioextraction, Total Petroleum Hydrocarbon I. PENDAHULUAN Teknologi pengolahan limbah yang ada di industri migas saat ini sudah berkembang pesat dengan menggunakan peralatan modern dan sistem monitoring yang kontinu, tetapi pada dasarnya teknik pengolahan limbah itu tetap dilakukan secara fisik/ mekanik, termal, kimia, dan biologi. Teknologi pengolahan limbah tersebut dapat diaplikasikan secara terpisah atau dikombinasikan satu dengan lainnya sehingga diperoleh hasil yang maksimal tergantung pada kualitas, kuantitas, dan teknik pengolahan yang digunakan.

Salah satu teknik yang digunakan untuk membersihkan tanah yang tercemar limbah minyak adalah dengan teknik Bios, yaitu teknik pengolahan tanah tercemar minyak secara terpadu, baik melalui proses pemisahan secara fisika/mekanik, termal, kimia, dan biologi. Dengan teknik Bios ini, minyak yang terdapat dalam tanah atau material padat lainnya diambil kembali sebanyak mungkin (oil recovery) dan tanah hasil olahan dengan kadar total hidrokarbon minyak (TPH-Total Petroleum Hydrocarbon) di bawah 1% dapat dikembalikan ke lingkungan semula (backfill). Teknik Bios mempunyai prospek sebagai salah satu alternatif teknik remediasi yang feasible 11


dalam pengolahan tanah tercemar minyak di lingkungan industri migas. Keunggulan dari teknik Bios adalah diperolehnya kembali minyak dalam jumlah yang maksimal, tanah hasil olahan dapat dikembalikan ke lingkungan, berkurangnya volume limbah tanah yang tercemar, waktu proses pengolahan limbah relatif lebih cepat, dan dalam prosesnya menggunakan bahan biosolvent yang ramah lingkungan (Zulkifliani, 2004). Kilang minyak merupakan fasilitas proses pengolahan minyak bumi menjadi produk-produk Bahan Bakar Minyak (BBM) dan Non Bahan Bakar Minyak (Non-BBM). Di samping itu dalam prosesnya dihasilkan material sisa dalam bentuk limbah padat, cair, dan gas yang dapat mencemari tanah, air atau udara. Tanah yang tercemar limbah minyak sering ditemukan di area kilang minyak, keberadaannya dapat berasal dari tumpahan atau bocoran pipa saat pengolahan, transportasi dari tanker ke unit pengolahan atau tangki penimbunan, atau rembesan dari kolam penampungan (sludge pit). Menurut sumber dan karakteristiknya limbah minyak tergolong dalam limbah B3, seperti disebutkan dalam PP No. 18/1999 tentang pengelolaan limbah bahan berbahaya dan beracun (B3), bahwa limbah adalah sisa suatu usaha dan/atau kegiatan yang mengandung bahan berbahaya dan/atau beracun yang karena sifat dan/ atau konsentrasinya dan/atau jumlahnya, baik secara langsung maupun tidak langsung, dapat mencemarkan dan/atau merusakkan lingkungan hidup, dan/atau dapat membahayakan lingkungan hidup, kesehatan, kelangsungan hidup manusia serta makhluk hidup lain. Metode remediasi yang dapat digunakan dalam pengolahan tanah tercemar minyak di antaranya adalah mencampur tanah tercemar minyak dengan tanah yang telah dikultivasi, kemudian minyak yang terkandung dalam tanah didegradasi oleh bakteri, tetapi metode ini mempunyai kendala dalam hal batasan lahan, waktu proses yang lama, dibutuhkan area yang khusus, dapat menyebabkan kontaminasi pada tanah dan berpotensi menyebabkan kontaminasi terhadap air tanah. Metode lain yang bisa digunakan misalnya sentrifugasi dan pembakaran, tetapi kedua metode ini tidak dapat digunakan untuk pengolahan tanah yang tercemar oleh minyak fraksi berat karena 5-10% minyak masih tersisa dalam tanah (JETRO, 2010). Dalam beberapa kasus yang terjadi di industri minyak, tanah yang terkontaminasi minyak dan sisa 12


tanah hasil pengolahan awal “dikirim saja” ke perusahaan yang mempunyai fasilitas pengolahan limbah B-3. Di satu sisi masalah yang ada di lokasi tempat kejadian dapat diatasi tetapi di sisi lain berpengaruh terhadap lingkungan dan diperlukan biaya yang lebih besar serta sumber energi (minyaknya) tidak dapat diambil dari tanah tercemar (oil losses), walaupun tanah tersebut masih banyak mengandung minyak. Oleh sebab itu tanah yang tercemar minyak harus diremediasi terlebih dahulu dengan metode yang tepat dan tuntas sampai tanah tersebut tidak mengandung lagi bahan-bahan berbahaya dan beracun sehingga aman bagi makhluk hidup dan ekosistem di sekitarnya. Berdasarkan latar belakang masalah di atas, dilakukan studi yang bertujuan untuk mengolah tanah tercemar minyak secara terpadu dalam suatu reaktor multifungsi (skala pilot), dengan cara mengambil kembali minyak semaksimal mungkin, dapat dilakukan di lokasi lahan tercemar, dan tanpa menimbulkan masalah baru. II. BAHAN DAN METODE Dalam studi penanggulangan tanah terkontaminasi minyak ini digunakan bahan pengekstrak hayati (biosolvent) yang berfungsi sebagai bahan pelarut yang mempunyai efektivitas dan efisiensi yang baik dalam mengekstraksi minyak yang mengontaminasi tanah. Bahan ini merupakan suatu senyawa organik yang diisolasi dari organisme hidup (biological source) yang sumbernya banyak ditemukan di Indonesia. Jenis sampel tanah tercemar yang digunakan dalam studi ini berasal dari lokasi tercemar di salah satu kilang. Sampel tanah dibagi menjadi tiga kelompok yaitu kode NFA yang diambil dari bagian bawah permukaan ± 25-75 cm, mempunyai ciri agak kering, lunak (seperti clay), mempunyai tingkat keasaman yang rendah dan rerata nilai TPH 39,13%. Sampel tanah kedua adalah NFA SP, mempunyai sifat hampir sama dengan NFA, yang berbeda hanya bersifat lebih basah dan memiliki rerata nilai TPH 34,32%. Dan yang terakhir adalah jenis sampel NFA Mix, yang merupakan gabungan dari beberapa lokasi titik sampling yang mempunyai kriteria bertekstur agak keras dan kasar, bisa basah atau kering, dapat ditemukan di atas dan di bawah permukaan, mempunyai tingkat keasaman yang tinggi yaitu berkisar antara pH 2-4 dan rerata nilai TPH yang lebih rendah yaitu 27,31%.


Regulasi untuk pengolahan tanah tercemar di lingkungan industri minyak saat ini mengacu pada Kepmen LH No. 128/2003 tentang tata cara dan persyaratan teknis pengolahan limbah minyak bumi dan tanah terkontaminasi oleh minyak bumi secara biologis. Dalam regulasi ini disebutkan bahwa ada tiga teknik yang dapat digunakan dalam pengolahan limbah minyak bumi yaitu hanya secara biologi (landfarming, biopile, dan composting). Tetapi pada dasarnya, teknologi pengolahan tanah tercemar minyak dapat dilakukan dengan teknik fisik/mekanik, termal, kimia, dan biologi. Oleh karena itu dikembangkan teknik pengolahan tanah tercemar minyak yang terintegrasi antara teknik pengolahan secara fisika/mekanik, termal, kimia, dan biologi dengan efektifitas dan efisiensi yang tinggi (selanjutnya disebut teknik Bios). Peralatan utama yang digunakan adalah reaktor multifungsi atau multi purpose reactor unit (MPRU) yang terbuat dari plat baja 4 mm berbentuk silinder dengan ukuran diameter 80 cm, tinggi 120 cm, dan kapasitas pengolahan sekitar 300 kg. Reaktor ini dilengkapi dengan plat pengaduk yang digerakkan oleh motor listrik dengan kecepatan 50 rpm. Dalam proses pengolahannya, reaktor dipanaskan antara suhu 70 s/d 80oC dengan elemen pemanas (heater) yang terdapat pada bagian bawah reaktor dan untuk pengontrol suhu reaktor diberi sensor pendeteksi panas yang terhubung dengan panel kontrol. Untuk memperoleh hasil yang lebih baik dalam proses pemisahan antara minyak dari tanah atau material padat lainnya, reaktor ini dilengkapi dengan drain, gate valve, dan ball valve untuk saluran inlet dan outlet air bilasan, oil & water recovery, dan pasir hasil olahan (Gambar 1). Mekanisme pengolahan tanah tercemar limbah minyak dengan teknik Bios mempunyai tiga tahap: a. Tahap Persiapan (pre-treatment), yaitu tahap pengambilan sampel tanah di lokasi tercemar. Selanjutnya sampel dimasukkan ke dalam reaktor (MPRU) untuk proses pemanasan pada suhu 70oC sampai 80oC tergantung pada jenis dan konsentrasi minyak dalam tanah tersebut. b. Tahap Pengolahan (treatment), yaitu tahap penambahan biosolvent dengan jumlah konsentrasi yang disesuaikan dengan kondisi tanah tercemar atau sesuai hasil uji formulasi di laboratorium. Setelah percampuran homogen, air pencuci (washing water) ditambahkan secukupnya ke dalam reaktor yang berfungsi


Gambar 1 Peralatan Pengolahan Tanah Tercemar Minyak dengan Teknik Bios (A) Washing Water Container, (B) Multi Purpose Reactor Unit & Control Panel, (C) Water & Oil Recovery Container

sebagai pencuci sisa hidrokarbon yang mungkin masih menempel pada tanah dan material padat lainnya. Kemudian campuran fluida tersebut diendapkan beberapa saat (settling) atau sampai terbentuk dengan jelas lapisan minyak, lapisan air, dan sedimen pengotor (bagian dasar reaktor). c. Tahap Pasca Pengolahan (post-treatment) berupa tahap bioremediasi sisa minyak (TPH >1%) yang mungkin masih ada pada tanah (Kepmen LH No. 128/2003). Untuk material padat biasanya dilakukan bioremediasi dengan metode yang disesuaikan dengan lahan dan peruntukannya di lapangan. Tanah hasil olahan yang sudah sesuai aturan KLH dapat dikembalikan ke lokasi semula (backfill) atau digunakan sesuai keperluan di lapangan. Sedangkan fase air dialirkan ke WWTU (Waste Water Treatment Unit) untuk dibersihkan dari sisa-sisa hidrokarbon dan lain-lain, kemudian air yang sudah bersih digunakan kembali sebagai air pencuci pada proses pengolahan selanjutnya. III. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Survei dan Sampling Pada studi ini dilakukan pengambilan sampel tanah di sekitar lokasi yang tercemar minyak sebanyak 12 titik sampling. Setelah dianalisis di laboratorium, sampel tanah tercemar di area tersebut dikelompokkan hanya menjadi tiga jenis, yaitu kode NFA, NFA SP, dan NFA Mix. Sebelum dilakukan penentuan TPH dan pH, pada sampel tanah tercemar ditentukan jumlah populasi mikrobanya. Hasil kultivasi 13

PENANGGULANGAN TANAH TERKONTAMINASI


ZULKIFLIANI

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 11 - 16

bagian (lihat Gambar 2), yaitu minyak yang sudah terbebas dari tanah atau material padat lainnya, tanah hasil olahan dengan kandungan minyak atau TPH di bawah 1%, dan air sisa pembilasan. Nilai TPH semua sampel tanah tercemar yang diolah dengan teknik Bios mengalami penurunan yang signifikan, yaitu lebih dari 90%. Persentase tertinggi yang mengalami penurunan nilai TPH adalah sampel NFA SP dari 34,32% menjadi 0,26%, diikuti oleh sampel NFA dari 39,13% menjadi 0,84% dan penurunan yang terendah adalah NFA MIX dari 27,31% menjadi 1,85%. Pada sampel NFA dan NFA SP memiliki sifat yang hampir sama yaitu tekstur sampel yang lunak dan berair sehingga memudahkan dalam proses pemisahannya dengan cara ekstrasi, sedangkan sampel NFA MIX sudah banyak perubahan sifat yaitu telah mengalami

di media agar menunjukkan bahwa semua jenis sampel yang diambil dari lokasi tercemar tidak memperlihatkan adanya pertumbuhan mikroba, baik menggunakan teknik Total Plate Count dan juga teknik Deep Slide Test. Hal ini menunjukkan bahwa tanah tersebut telah tercemar minyak dengan kondisi yang parah (ekstrem) dengan pH yang rendah dan nilai TPH yang relatif tinggi, sehingga mikro organisme tidak dapat tumbuh dan berkembang biak. B. Pelaksanaan Uji Coba Prosedur pengolahan tanah tercemar limbah minyak yang dilakukan di lapangan hampir sama seperti pada saat uji skala laboratorium, hanya berbeda dari segi kapasitas reaktor dan jumlah sampel. Dalam uji coba ini, tanah tercemar minyak yang diolah sebanyak 551 kg. Dari jumlah tersebut dihasilkan perolehan minyak kotor atau gross oil recovery sebanyak 431 kg (64,76%) dan tanah olahan atau treated soil sebanyak 234,5 kg (35,24%). Tetapi dari total perolehan minyak kotor tersebut terkandung air sebanyak 137 kg, air tersebut berasal dari limbah awal dan air bilasan (washing water). Selain itu juga masih mengandung komponen biosolvent sebanyak 114,5 kg, sehingga dari 551 kg tanah tercemar yang diolah diperolehan minyak bersih atau net oil recovery sebanyak 179,5 kg (32,58%). Material balance dari pengolahan tanah tercemar minyak dengan teknik Bios dapat dilihat pada Tabel 1. Hasil proses pengolahan tanah tercemar minyak menggunakan reaktor multifungsi terbagi menjadi tiga

Gambar 2 Hasil Pengolahan Tanah Tercemar Limbah Minyak dengan Teknik Bios. (A-1) Washing Water Container, (A-2) Oil Recovery Container, (B-1) Tanah Hasil Olahan dengan Satu Kali Pembilasan dan (B-2) Dua Kali Pembilasan

Tabel 1 Material Balance (kg) pada Pengolahan Tanah Tercemar Minyak dengan Teknik Bios Jumlah pada Pre-Treatment (kg) No.

TT

BIOS

B-1

OR

TS

B-2

1

NFA-3

189

46

235

163

72

235

2

NFA MIX

125

22.5

147.5

91

56.5

147.5

3

NFA SP-1

237

46

283

177

106

283

Jumlah Total

551

114.5

665.5

431

234.5

665.5

(%)

82.80

17.21

100.00

64.76

35.24

100.00

Keterangan: Pre-T =Jumlah sebelum Ekstraksi TT =Tanah Tercemar TS = Treated Soil B-1 = Berat sebelum Ekstraksi

14

Jumlah pada Post-Treatment (kg)

Kode Sampel

Post-T BIOS OR B-2

= Jumlah setelah Ekstraksi = Biosolvent = Oil Recovery = Berat setelah Ekstraksi

PENANGGULANGAN TANAH TERKONTAMINASI


ZULKIFLIANI

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 11 - 16

diperoleh juga minyak (oil recovery) sebanyak 32,58% (rerata TPH sebelum ekstraksi adalah 33,59%) yang merupakan nilai tambah dari penanggulangan tanah tercemar limbah minyak.

pengerasan (karbonisasi) sehingga membutuhkan panas yang lebih tinggi dan waktu pengolahan yang lama dibandingkan dengan kedua sampel sebelumnya. Tetapi secara umum proses pengolahan tanah tercemar minyak dengan teknik Bios memperlihat hasil yang baik, dengan indikator berupa jumlah minyak yang berhasil diperoleh kembali dari tanah tercemar mencapai 32,58% dari 33,59% dan sisa minyak pada tanah hasil olahan (treated soil) bisa turun dengan rerata mencapai 0,98% (lihat Tabel 2). Pada uji coba skala pilot ini memperlihatkan bahwa biosolvent yang digunakan mempunyai kemampuan ekstraksibilitas bisa mencapai 96,77%, dengan hasil ini menunjukkan bahwa biosolvent yang digunakan mempunyai kinerja yang maksimal dalam memisahkan minyak dari tanah atau material padat lainnya dan mempunyai kompatibilitas yang baik terhadap minyak yang akan diekstrak. Selain itu juga tingkat keasaman tanah tercemar pada awalnya rendah, yaitu rerata pH 5,27 (pada beberapa jenis sampel NFA bahkan bisa mencapai pH 2 - 4), tetapi setelah melalui ekstraksi menggunakan biosolvent rerata pH menjadi 8,71. Kondisi pH tanah yang demikian sudah sesuai dengan Kepmen LH No. 128/ 2003, bahwa tingkat keasaman tanah hasil remediasi yang berasal dari industri minyak berkisar antara pH 6 s.d 9. Pengolahan tanah tercemar minyak menggunakan teknik Bios memberikan keuntungan bagi pemulihan ekosistem lingkungan, dengan berkurangnya volume tanah yang terkontaminasi limbah minyak dan konsentrasi minyak (TPH) dalam tanah. Selain itu

IV. KESIMPULAN DAN SARAN KESIMPULAN a. Penanggulangan tanah tercemar limbah minyak menggunakan teknik Bios menunjukkan hasil yang baik dengan efisiensi ekstraksi mencapai 96,77%. b. Tanah tercemar yang mempunyai rerata TPH awal sebesar 33,59% dapat diturunkan menjadi rerata 0,98%. Hal ini telah memenuhi ketentuan pemerintah sesuai dengan Kepmen LH No. 128 /2003, bahwa tanah hasil olahan dari limbah kilang harus mempunyai TPH tidak lebih dari 1%. c. Setelah melalui pengujian laboratorium, perolehan minyak kembali (oil recovery) yang berjumlah 32,58% masih dapat digunakan dan diolah lebih lanjut di kilang sebagai oil feed. SARAN 1. Pengolahan limbah minyak skala pilot dengan teknik Bios ini diharapkan dapat menjadi landasan untuk implementasi secara komersial di lingkungan industri migas dengan kapasitas pengolahan yang lebih besar. 2. Perlu dilakukan inventarisasi, karakterisasi dan uji coba untuk tanah tercemar yang ada di semua kilang minyak di Indonesia.

Tabel 2 Nilai TPH dan pH yang terkandung dalam Tanah Sebelum dan Sesudah Ekstraksi Menggunakan Biosolvent Total Petroleum Hydrocarbon (%) No.

Kode Sampel PRE-T

POST-T

Derajat Keasaman (pH) Ekstraktibilitas (%) PRE-T

POST-T

1

NFA

39.13

0.84

97.85

5.10

8.82

2

NFA MIX

27.31

1.85

93.23

4.23

8.53

3

NFA SP

34.32

0.26

99.24

6.49

8.77

33.59

0.98

96.77

5.27

8.71

Nilai Rerata Keterangan: Pre-T = sebelum ekstraksi

Post-T = setelah ekstraksi

15


KEPUSTAKAAN 1. Anonymous, 1999, Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun, Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor: 18 Tahun 1999. 2. Anonymous, 2003, Tatacara dan Persyaratan Teknis Pengolahan Limbah Minyak Bumi dan Tanah Terkontaminasi oleh Minyak Bumi Secara Biologis, Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor: 128 Tahun 2003.

16


3. Japan External Trade Organization, 2010, The Study on Oil SludgeTreatment Project for Saudi Aramco in Saudi Arabia. Toyo Engineering Corporation Mitsui & Co. Ltd. 4. Zulkifliani, 2004, Penanggulangan Tanah Terkontaminasi oleh Limbah Minyak dari Kilang/ Unit Pengolahan dengan Bios Oil Removal pada Skala Laboratorium (Tahap-I), Publikasi LEMIGAS Volume 38, No. 3, Desember 2004, Jakarta.

POTENSI PENGEMBANGAN CNG DARAT AZIZ MASYKUR LUBAD DAN PARAMITA WIDIASTUTI


Potensi Pengembangan CNG Darat (Terrestrial CNG) di Indonesia Oleh: Aziz Masykur Lubad dan Paramita Widiastuti Peneliti Pertama pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS” Jl. Ciledug Raya Kav. 109, Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan 12230, Indonesia Tromol Pos : 6022/KBYB-Jakarta 12120, Telepon : 62-21-7394422, Faksimile : 62-21-7246150 [email protected], [email protected] Teregistrasi I Tanggal 26 Juli 2010; Diterima setelah perbaikan tanggal 10 Februari 2011 Disetujui terbit tanggal: 29 April 2011

SARI Bahan Bakar Minyak (BBM) masih menjadi sumber energi utama di Indonesia hingga saat ini. Namum demikian, tingginya harga minyak bumi dalam beberapa tahun terakhir telah mendorong konsumen BBM mencari sumber energi alternatif yang lebih murah. Di tengah ketidakstabilan dan tingginya harga BBM, gas bumi muncul sebagai salah satu sumber energi alternatif. Selain harganya lebih murah, gas bumi lebih ramah lingkungan. Sejauh ini, kendala utama pemanfaatan gas bumi di Indonesia adalah ketersediaan infrastruktur transportasi gas bumi yang belum memadai. Jaringan pipa transmisi dan distribusi yang selama ini digunakan sebagai moda transportasi utama gas bumi di Indonesia memiliki beberapa keterbatasan seperti jarak sumber gas ke konsumen cukup jauh sehingga secara teknis maupun keekonomian tidak memungkinkan dikembangkan jaringan pipa. Untuk mengatasi hal itu diperlukan suatu solusi alternatif yang ekonomis untuk menyalurkan gas bumi ke sektor konsumen yang membutuhkan. Salah satu solusi untuk mengatasi kendala tersebut adalah dengan menggunakan teknologi Compressed Natural Gas (CNG) yang saat ini telah digunakan secara luas di beberapa negara seperti Amerika Serikat, India, Cina, Thailand dan lain-lain. Teknologi ini diharapkan mampu mengakomodasi kendala transportasi gas bumi ke konsumen-konsumen yang tidak terjangkau oleh infrastruktur jaringan pipa gas bumi. Kata Kunci : CNG, Cadangan, Transportasi, Keekonomian, Konsumen ABSTRACT Liquid petroleum fuel is still the major energy resources in Indonesia until now. Nevertheless, high oil price in recent years has driven the oil fuel consumers to look for alternative energy that is relatively cheap. In unstable and high oil price, natural gas appears as one of alternative energy. Because, its price is relatively cheap and it is environmental friendly. So far, the main obstacle of gas utilization in Indonesia is the availability of natural gas infrastructure which is not adequate. Transmission and distribution line piping which is used as natural gas primary transportation mode in Indonesia, still have some limitations. One of them is the distance between gas sources and consumers. Hence, it is not feasible technically and economical to develop the pipeline network. Alternative solution is needed to overcome the problem to deliver gas to the consumer. Using Compressed Natural Gas (CNG) that is used over the countries such as USA, India, China, Thailand, become one of the solution. This technology is expected to accommodate the obstacle of natural gas transportation to consumers who are in unreachable area by gas pipeline infrastructure. Key words: CNG, reserve, transportation, economical, consumer

17

POTENSI PENGEMBANGAN CNG DARAT


AZIZ MASYKUR LUBAD DAN PARAMITA WIDIASTUTI

I. PENDAHULUAN Kebutuhan akan energi di berbagai sektor pengguna mengalami peningkatan setiap tahunnya. Bahan Bakar Minyak (BBM) hingga saat ini masih merupakan sumber energi utama di Indonesia. Di sisi lain, harga minyak bumi dunia dalam lima tahun terakhir mengalami kenaikan yang cukup tajam dan bahkan sempat menyentuh level di atas US$ 100/barrel pada rentang Februari-September 2008 1) . Kenaikan harga minyak bumi tersebut telah mendorong konsumen BBM non subsidi khususnya kalangan industri untuk mencari sumber energi alternatif yang lebih murah. Di tengah gejolak harga dan ketidakstabilan pasokan bahan bakar minyak, gas bumi muncul sebagai salah satu sumber energi. Selain harganya yang murah, gas bumi juga lebih ramah lingkungan. Indonesia memiliki sumber gas bumi yang tersebar hampir di seluruh wilayah Indonesia dengan total cadangan sekitar 170 TCF (Gambar 1). Meskipun gas bumi telah digunakan secara luas sebagai sumber energi alternatif pengganti BBM, hingga saat ini pemanfaatannya masih belum optimal akibat terkendala ketersediaan infrastruktur. Jaringan pipa transmisi dan distribusi gas bumi yang selama ini menjadi alat transportasi utama gas bumi di Indonesia, memiliki beberapa keterbatasan khususnya dalam mentransportasikan gas bumi berkapasitas kecil ke

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 17 - 23

konsumen-konsumen yang lokasinya tersebar dan berjarak relatif jauh. Faktor teknis dan keekonomian seringkali menjadi hambatan dalam pengembangan infrastruktur pipa untuk pemanfaatan gas bumi berkapasitas relatif kecil. Untuk mengatasi kendala keterbatasan infrastruktur jaringan pipa gas bumi, transportasi gas bumi dalam bentuk CNG merupakaan alternatif yang perlu dipertimbangkan. Moda transportasi CNG dapat diaplikasikan baik di darat maupun di laut. Jalur darat (terrestrial CNG) menggunakan truck mounted CNG atau CNG trailer sedangkan jalur laut (marine CNG ) menggunakan kapal dengan desain khusus. Sampai saat ini, marine CNG belum beroperasi secara komersial karena risiko yang terkait dengan teknologi baru sedangkan CNG darat telah banyak diaplikasikan secara komersial di beberapa negara maju, terutama di Amerika Serikat dan Kanada. Di Indonesia, moda transportasi CNG darat telah mulai dikembangkan. Hingga saat ini sudah ada dua perusahaan yang memanfaatkan moda transportasi CNG darat yaitu PT Bayu Buana Gemilang dan PT Odira Energi Persada. Selain kedua perusahaan tersebut, PT PGN juga sedang merencanakan pengembangkan CNG darat di Karawang, Jawa Barat. Penggunaan moda transportasi CNG ini

Gambar 1 Sebaran Cadangan Gas Bumi di Indonesia2)

18


diharapkan dapat mengakomodasi kendala keterbatasan pengembangan infrastruktur pipa ke berbagai sektor konsumen gas bumi. II. CNG DARAT (TERRESTRIAL CNG) Teknologi CNG darat memanfaatkan sifat kompresibilitas dari gas bumi. CNG merupakan gas bumi yang dimampatkan hingga tekanan 250 bar pada suhu atmosferik. Pada tekanan ini, volume CNG sekitar 1/300 dari volume gas sebelum dimampatkan. Gas hasil kompresi inilah yang kemudian akan disalurkan ke konsumen dengan menggunakan tabung silinder bertekanan tinggi yang diangkut dengan menggunakan trailer. Dengan teknologi CNG, pasokan gas ke konsumen relatif lebih cepat dibandingkan dengan moda jaringan pipa. Hal ini dimungkinkan karena infrastruktur CNG lebih sederhana sehingga konstruksinya lebih cepat. Namun demikian ketersediaan infrastruktur jalan merupakan faktor penting dalam sistem distribusi CNG. Beberapa keuntungan penggunaan teknologi CNG adalah sebagai berikut: - Jangkauan lebih luas Daerah-daerah yang jauh dan sulit dijangkau oleh jaringan pipa transmisi/distribusi gas bumi masih dapat dilayani kebutuhan gasnya dengan beban investasi yang tidak terlalu tinggi. - Tekanan stabil Tabung bertekanan tinggi dari CNG akan menjamin suplai tekanan yang stabil sesuai dengan kebutuhan konsumen. - Pelayanan lebih cepat Dengan teknologi CNG, konsumen dapat mendapatkan pasokan gas yang relatif lebih cepat dibandingkan dengan metode tradisional dengan menggunakan jaringan pipa. Hal ini dimungkinkan dengan pembangunan instalasi yang lebih sederhana. Sumber gas bumi untuk CNG dapat berasal dari jaringan pipa transmisi, lapangan-lapangan gas marjinal, maupun dari gas non associated yang dihasilkan dari lapangan minyak bumi sedangkan konsumen CNG sangat beragam mulai dari rumah tangga, transportasi, hingga industri. Kapasitas CNG darat bervariasi mulai dari 0,1 MMscfd hingga 10 MMscfd. Gambar 2 memperlihatkan moda transportasi CNG dari sumber gas ke konsumen.


A. Infrastruktur CNG Darat Infrastruktur yang diperlukan untuk mentransportasikan CNG dari sumber gas ke konsumen terdiri atas fasilitas pengiriman dan fasilitas penerimaan CNG. 1. Fasilitas Pengiriman CNG Fasilitas pengiriman CNG atau sering dikenal dengan istilah Mother Station terdiri dari dryer, stasiun kompresor, metering dan trailer CNG. Dryer berfungsi untuk mengurangi kandungan air dalam CNG. Drier untuk pengeringan CNG pada umumnya menggunakan padatan seperti zeolit dan molecular sieve. Gambar 3 memperlihatkan contoh CNG dryer 3).

Gambar 2 Moda Transportasi CNG dari Sumber Gas ke Konsumen

Gambar 3 Contoh CNG Dryer

19


Kompresor berfungsi untuk menaikkan tekanan gas hingga mencapai kurang lebih 250 bar dan sekaligus juga mendorong gas masuk ke tabungtabung kaskade yang akan diangkut melalui trailer. Pemilihan lokasi stasiun kompresor tergantung pada lokasi sumber gas seperti lapangan-lapangan gas atau titik koneksi dari pipa transmisi atau distribusi gas bumi yang ada. Secara umum, stasiun kompresor ini terdiri atas compressor pack (untuk menaikkan tekanan gas), cooling system (untuk mendinginkan suhu gas hasil kompresi), input filter (untuk memisahkan debu atau cairan yang terbawa dalam aliran gas), condensation collector (menampung kondensat yang terbentuk), control switchboard, safety and alarm system, dan storage (menyimpan gas pada tekanan tinggi). Gambar 4 memperlihatkan stasiun kompresor CNG berkapasitas 800 kW dan 800 kW installed power, 288.000 NM3/hari kapasitas 2). Trailer CNG berfungsi untuk mengangkut tabungtabung kaskade yang berisi CNG. Jenis tabung CNG bervariasi ada yang vertikal dan horizontal. Gambar 5 memperlihatkan trailer CNG yang dioperasikan oleh salah satu perusahaan CNG di Indonesia.


Gambar 4 Stasiun Kompresor CNG

2. Fasilitas Penerimaan CNG Fasilitas penerimaan CNG atau sering dikenal dengan istilah daughter station terdiri dari stasiun dekompresi atau CNG regulating station. Di dalam stasiun dekompresi terdapat beberapa fasilitas operasi yang berfungsi untuk mengukur dan menurunkan tekanan CNG antara lain regulator, metering, geater, filter, odorizer, safety dan alarm, serta services. Gambar 6 memperlihatkan tipikal daughter station sedangkan Gambar 7 memperlihatkan contoh daughter station untuk kendaraan. CNG dari sumber gas, yang telah disimpan dalam tabung-tabung CNG, diangkut dengan menggunakan trailer menuju ke lokasi-lokasi konsumen. Di lokasi konsumen seperti industri, Stasiun Pengisian Bahan Bakar Gas (SPBG) untuk kendaraan serta rumah tangga, tabung-tabung CNG diturunkan di fasilitas penerimaan (daughter station) yang disediakan. Gambar 7 memperlihatkan contoh stasiun penerimaan CNG.

Gambar 5 Contoh Trailer CNG

B. Keekonomian CNG Darat Keekonomian CNG darat tergantung pada kapasitas, jarak dari sumber gas ke konsumen, serta komposisi dan kondisi operasi sumber gas. 20

Gambar 6 Tipikal Daughter Station




VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 17 - 23

1. Biaya Investasi CNG Darat Biaya investasi untuk membangun infrastruktur CNG darat untuk kapasitas 1,4 MMscfd adalah sekitar US$ 1.745.000 (tahun 2006). Biaya tersebut terdiri atas biaya peralatan dan biaya kerja untuk mother station, CNG trailer, dan daughter station. - Mother Station Biaya investasi untuk mother station untuk kapasitas 1,5 MMscfd adalah US$ 765.000 dengan perincian seperti dalam Tabel 1. - Daughter Station Biaya investasi untuk daughter station untuk kapasitas 1,5 MMscfd adalah US$ 285.000 dengan perincian seperti dalam Tabel 2 berikut; - Daughter Station Biaya investasi untuk CNG trailer untuk kapasitas 1,5 MMscfd adalah US$ 624.000 dengan perincian seperti dalam Tabel 3 berikut. Dari data biaya investasi di atas dapat diperoleh persentasi biaya investasi dari masing-masing fasilitas seperti diperlihatkan dalam Gambar 8.

Tabel 2 Biaya Investasi Daughter Station Daughter Station

No

Item

I.1

Inves tas i

I.1

Peralatan

a

PR/S

b

Com m isioning

Total

Subtotal I.2

Pre-operation

a

AMDAL

b

Perijinan Subtotal

II

Work ing Capital

II.1

Hum an Resources

a

280.000

Recruitm ent & Training Subtotal

76.000

Total Inves tas i

Tabel 1 Biaya Investasi Mother Station

356.000

Mother Station No

Item

Tabel 3 Biaya Investasi CNG Trailer

Total

I.1

Investasi

I.1

Peralatan

No

a

3st Compressor Package

I.1

b

Commisioning

I.1

I.2

Pre-operation

Trailer Item

Peralatan

a

Cylinder Vessel Package (capacity :2.500 Nm3)

b

Commisioning

I.2

Pre-operation

Subtotal

Subtotal

a

AMDAL

a

Down Payment of operation vehicle

b

Perijinan

b

AMDAL

c

Legal Permitt

Subtotal II

760.000

Subtotal Subtotal Investasi

Working Capital

II.1 a

Human Resources

II

Recruitment & Training

II.1

Subtotal

5.000 765.000

600.000

15.000 615.000

Working Capital RENT

a

Head trailer rental

b

Service charges

c

Total Investasi

Total

Investasi

Security deposit (refundable) Total Working Capital Total Budget

9.000 624.000

21




Tabel 5 Pengaruh Kapasitas terhadap Indikator Keekonomian pada Biaya Produksi dan Distribusi US$ 3/MMbtu Kapasitas

IRR

NPV

POT

(MMscfd)

(%)

($)

(Year)

1.4

42.29

1,666,318

2.20

2

51.97

2,918,108

1.80

2.5

56.31

3,772,016

1.70

3

60.09

4,640,008

1.60

3.5

63.46

5,518,974

1.50

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 17 - 23

2. Moda transportasi CNG darat dapat diaplikasikan untuk sumber-sumber gas yang produksinya relatif kecil dengan lokasi konsumen yang relatif jauh dan menyebar. 3. Komponen biaya terbesar dalam pengembangan moda transportasi CNG darat adalah stasiun kompresor (43%) dan CNG trailer (35%). 4. Berdasarkan studi kasus yang dilakukan, biaya operasi dan distribusi CNG yang layak adalah berkisar antara 2-5 US$/MMBTU bergantung pada target IRR yang ditetapkan. KEPUSTAKAAN

Analisis sensitivitas dilakukan untuk melihat pengaruh kapasitas terhadap indikator keekonomian pada biaya produksi dan distribusi CNG yang ditetapkan sebesar US$ 3/MMBTU seperti diperlihatkan dalam Tabel 5.

1. 2. 3. 4. 5. 6.

III. KESIMPULAN

7. http://bekas.bkpm.go.id/

www.iea.org http://dtwh2.esdm.go.id/ http://www.cnwelluck.com/ http://www.safe-ita.com/ http://www.odira.co.id/ www.PGN.co.id/

1. Moda transportasi CNG darat dapat diaplikasikan khususnya untuk wilayah-wilayah yang sulit dijangkau oleh jaringan pipa gas bumi.

23

PEMBUATAN BAHAN BAKAR MINYAK SOLAR 48 EMI YULIARITA


Pembuatan Bahan Bakar Minyak Solar 48 Bertitik Nyala Minimum 550C dan 520C Melalui Cutting Distillation Oleh: Emi Yuliarita Peneliti Muda pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS” Jl. Ciledug Raya Kav. 109, Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan 12230, Indonesia Tromol Pos : 6022/KBYB-Jakarta 12120, Telepon : 62-21-7394422, Faksimile : 62-21-7246150 Teregistrasi I Tanggal 19 Januari 2011; Diterima setelah perbaikan tanggal 25 Februari 2011 Disetujui terbit tanggal: 29 April 2011

SARI Pada saat ini batasan titik nyala yang ditentukan untuk minyak Solar 48 di Indonesia adalah minimum 60°C, yang lebih tinggi dibandingkan dengan negara-negara lain. Oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk membuat minyak Solar 48 dengan titik nyala minimum 55oC dan 52oC dengan menggunakan metode cutting distillation. Proses cutting distillation dilakukan terhadap campuran 50:50 minyak tanah dan minyak solar pada temperatur penguapan distilat berkisar antara 10% sampai 40% dari volume distilat. Sisa campuran bahan bakar yang diperoleh dari pemotongan distilasi yang mempunyai angka setana paling mendekati 48 digunakan sebagai komponen dasar untuk pembuatan minyak Solar 48 bertitik nyala 55oC dan 52oC. Kemudian fraksi nafta digunakan untuk membuat penyesuaian titik nyala. Berdasarkan hasil uji sifat-sifat fisika/kimia minyak solar 48 bertitik nyala 55oC dan 52oC yang dihasilkan dalam penelitian ini adalah sesuai dengan spesifikasi minyak Solar 48 yang berlaku di Indonesia sebagaimana diatur dalam Surat Keputusan Dirjen Migas No. 3675 K/24/ DJM/2006 tanggal 17 Maret 2006. Kata kunci: Cutting distilasi, spesifikasi, titik nyala, karakteristik fhysical-kimia. ABSTRACT Currently, the flash point limit specified for Automotive Diesel Oil (ADO) grade 48 in Indonesia is at the minimum of 60°C, which is higher compared to that in many other countries. Therefore, this research aims to manufacture ADO 48 with the minimum flash points of 55oC and 52oC using cutting distillation method. The cutting distillation process is carried out on a 50:50 mixture of kerosene and diesel oil at the temperatures of distillate evaporation ranging from 10% up to 40% of the distillate volume. Materials obtained from the distillation cuts that have a cetane number close to 48 are used as basic components to manufacture the diesel oils with the minimum flash points of 55oC and 52oC. Then, naphtha fraction is used to make adjustments to the flash points. Based on the physical chemical characteristics, the manufactured diesel oil 48 in this study are in accordance with the specifications of diesel 48 in Indonesia as stipulated in the decree of Director General of Oil and Gas number 3675 K/24/DJM/2006 dated 17 March 2006. Keywords: Cutting distilation, specifications, flash point, fhysical-chemical characteristics. I. PENDAHULUAN Spesifikasi bahan bakar diesel Word Wide Fuel Charter (WWFC) tahun 2006 yang disusun oleh asosiasi pabrik kendaraan bermotor di dunia seperti

AAMA, EMA, ACEA, EAM, JAMA, yang telah meberikan arah global harmonisasi spesifikasi BBM di seluruh dunia membatasi titik nyala bahan bakar diesel minimum 55oC pada kategori 1, 2, 3 dan 4. 25


Demikian juga spesifikasi EURO (1 dan 2), spesifikasi menurut ASTM D 975 (4D) dan spesifikasi Filipina (PNS/DOE QS:004:2007) masing-masing menetapkan titik nyala bahan bakar diesel minimum 55oC. Spesifikasi di India menetapkan titik nyala minyak diesel mesin putaran tinggi (HSDO II) minimum 35°C, mendekati batasan tersebut adalah titik nyala bahan bakar diesel menurut ASTM D 975 (1D) sebesar minimum 38°C. Sedangkan spesifikasi menurut EMA/TMC, US LSD # 2 dan ASTM D 975 (2D) masing-masing menetapkan titik nyala bahan bakar diesel minimum 52oC. Pada saat ini batasan spesifikasi titik nyala minyak Solar 48 di Indonesia adalah minimum 60°C. Angka ini cukup tinggi dibandingkan dengan titik nyala minyak solar di negara lain. Bahkan Thailand dan Filipina punya spesifikasi titik nyala lebih rendah lagi yaitu 52oC. Yang dimaksud dengan minyak Solar 48 adalah bahan bakar untuk mesin diesel putaran tinggi dengan spesifikasi titik nyala (flash point) minimum 60oC, angka setana minimum 48, dan sifat fisika/kimia lainnya memenuhi spesifikasi yang ditetapkan Pemerintah melalui Surat Keputusan Dirjen Migas No. 3675 K/24/DJM/2006 tanggal 17 Maret 2006. Spesifikasi minyak Solar 48 disajikan pada Tabel 1. Menurunkan titik nyala minimum minyak solar 48 dari 60 o C menjadi 55 o C atau 52 o C, dapat meningkatkan jumlah produksi minyak solar dalam negeri, maksudnya bertambah rendah titik nyala minimum minyak solar memberi peluang terhadap bertambahnya kandungan fraksi ringan dalam minyak solar dan ini dapat dilakukan dengan memanfaatkan ekses minyak tanah di kilang-kilang Pertamina. Dengan demikian dapat menambah jumlah minyak solar sehingga mengurangi jumlah impor minyak solar untuk memenuhi kebutuhan nasional. Titik nyala tidak berhubungan langsung dengan kinerja mesin, tetapi merupakan karakteristik penting dari bahan bakar minyak solar yang diperlukan untuk keamanan selama penanganan dan penyimpanan (safety handling and storage). Titik nyala adalah temperatur terendah di mana uap dari bahan bakar mulai terbakar. Perubahan titik nyala minyak solar selama penanganan dan penyimpanan merupakan indikasi terjadinya perubahan mutu melalui proses kontaminasi(5).

26


Tujuan penelitian ini adalah membuat bahan bakar minyak Solar 48 bertitik nyala minimum 55oC dan 52 o C melalui metode cutting distillation dari campuran minyak tanah dan minyak solar dengan perbandingan 50:50 di mana minyak solar yang dihasilkan tersebut mempunyai sifat-sifat fisika/ kimianya masih memenuhi spesifikasi minyak solar 48 yang ditetapkan Pemerintah dan melihat pengaruhnya terhadap perobahan karakteristik fisika/ kimia lainnya. Metode ini dapat diterapkan di kilang-kilang dalam rangka meningkatkan jumlah produksi minyak solar dalam negeri dengan memanfaatkan ekses minyak tanah. Hasil kajian ini diharapkan dapat menjadi acuan dalam pemanfaatan ekses minyak tanah di kilang Pertamina akibat konversi minyak tanah ke LPG dan pengembangan spesifikasi minyak solar Indonesia khususnya penurunan batasan minimum spesifikasi titik nyala minyak solar yang berlaku di Indonesia. Dalam rangka melakukan pengembangan spesifikasi bahan bakar minyak solar di Indonesia khususnya spesifikasi titik nyala minyak Solar 48 dilakukan dengan mengacu pada spesifikasi titik nyala di beberapa negara lain maupun organisasi bahan bakar internasional. Perbandingan batasan spesifikasi titik nyala di beberapa negara maupun dari organisasi bahan bakar internasional disajikan pada Tabel 2. II. BAHAN DAN METODE Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah bahan bakar jenis minyak Solar 48, minyak tanah dan fraksi nafta yang masing-masing percontoh diambil dari kilang Pertamina. Metodologi yang digunakan dalam penelitian pembuatan bahan bakar minyak Solar 48 bertitik nyala 55oC dan 52oC adalah metode pemotongan fraksi distilasi (cutting distillation) dari campuran minyak tanah dan minyak solar dengan perbandingan 50:50. Pemotongan dilakukan berdasarkan temperatur distilasi pada 10%, 20%, 30% dan 40% volume penguapan. Residu/sisa distilasi ditampung dan di beri kode SM-B-10, SM-B-20, SM-B-30 dan SM-B-40 masing-masing sesuai dengan persentasi volume penguapan. Selanjutnya dilakukan pengujian titik nyala dan angka setana. Kemudian bahan bakar minyak solar yang mempunyai angka setana paling mendekati spesifikasi minyak solar diambil dan digunakan sebagai komponen minyak solar dasar pembuatan minyak solar bertitik nyala 55 o C dan 52 o C.

PEMBUATAN BAHAN BAKAR MINYAK SOLAR 48


EMI YULIARITA

Selanjutnya dilakukan blending fraksi nafta dengan persentasi penambahan bervariasi sehingga didapatkan percontoh minyak solar bertitik nyala 55oC dan 52 o C yang diberi kode MS- 55 dan MS- 52. Kemudian dilakukan analisis karakteristik fisika/ kimianya dengan menggunakan metode ASTM sesuai dengan spesifikasi minyak solar yang ditetapkan Pemerintah. Evaluasi karakteristik fisika/kimia minyak solar MS- 55 dan MS- 52 dilaksanakan dengan cara membandingkan hasil pengujiannya terhadap spesifikasi minyak Solar 48 yang ditetapkan Pemerintah menurut Surat Keputusan Dirjen Migas No. 3675 K/24/DJM/2006 tanggal 17 Maret 2006. III. HASIL DAN PEMBAHASAN Komposisi hasil pemotongan distilasi dari campuran minyak tanah dan minyak Solar 48 dengan perbandingan 50:50 dan dilakukan pada porsentasi volume penguapan bervariasi disajikan pada Tabel 3 ini. A. Hasil Pengujian Sifat Fisika Kimia Karakteristik fisika/kimia yang pertama dilakukan adalah pengujian titik nyala dan angka setana dari masing-masing percontoh residu hasil pemotongan campuran minyak solar dan minyak tanah dengan perbandingan 50:50. Dari hasil pengujian angka setana, maka didapatkan komponen dasar untuk pembuatan minyak solar bertitik nyala 55oC dan 52oC yaitu sisa hasil pemotongan distilasi pada 40% volume penguapan (SM-B-40) dengan angka setana 48 dan titik nyala 80oC. Selanjutnya untuk mendapatkan bahan bakar minyak solar modifikasi yang mempunyai titik nyala 55°C dan 52°C sesuai target adalah dengan menambahkan komponen naphta masing-masing sebanyak 4,0 % dan 4,6 % volume. Kedua minyak solar modifikasi tersebut diberi kode MS-55 dan MS-

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 25 - 31

Tabel 1 Spesifikasi Bahan Bakar Minyak Jenis Minyak Solar 481) Batasan 1) No.

Sifat-Sifat Fisika/Kimia

Unit Min.

Maks.

1

Angka Setana

48

-

2

Indeks Setana

45

-

3

Berat jenis pada 15oC

kg/m3

815

870

4

Viskositas pada 40oC

mm2/s

2

5

5

Kandungan sulfur

6

Distilasi:

% m/m

-

Metode Uji ASTM/Lain D 613 D 4737 D 1298/D 4052 D 445

2)

0,35

D 2622 D 86

-T95

o

-

7

Titik Nyala

o

60

-

8

Titik Tuang

o

C

-

18

D 97

9

Residu karbon

% m/m

-

0,1

D 4530

10

Kandungan Air

mg/kg

-

500

D 1744

11

Biological Growth

-

12

Kandungan FAME

% v/v

13

Kandungan Metanol dan Etanol

% v/v

14

Korosi Bilah Tembaga

merit

C C

370 D 93

Nihil -

10

Tak terdeteksi D 4815 -

kelas 1 D 130

15

Kandungan Abu

% m/m

-

0,01

D 482

16

Kandungan Sedimen

% m/m

-

0,01

D 473

17

Bilangan Asam Kuat

mg KOH/g

-

0

D 664

18

Bilangan Asam Total

mg KOH/g

-

0,6

D 664

19

Partikulat

mg/L

-

-

D 2276

20

Penampilan Visual

21

Warna

No. ASTM

Jernih dan terang -

3

D 1500

Keterangan : 1) Khusus Minyak Solar yang mengandung Biodiesel, jenis dan spesifikasi Biod ketetapan pemerintah. Menurut SK Dirjen Migas No.3675 K/24/DJM/2006 tanggal 17 Maret 2006 2) Batasan 0.35% setara dengan 3500 ppm.

52.

Hasil pengujian angka setana dan titik nyala dari masing-masing percontoh residu hasil cutting distilation dan percontoh minyak solar modifikasi bertitik nyala 55oC dan 52oC di sajikan pada Table 4. Kecenderungan perubahan angka setana terhadap perubahan % volume pemotongan distilasi disajikan pada Gambar 1, sedangkan kecenderungan perubahan titik nyala terhadap perubahan % volume pemotongan distilasi disajikan pada Gambar 2.

Gambar 1 Hasil Pengujian Angka Setana Hasil Pemotongan Distilasi

27



EMI YULIARITA

uji. Sehingga evaluasi angka setana yang diperoleh untuk MS-55 adalah 47,8 + 0,7 menjadi 48,5 dan untuk MS-52 adalah 47,5 + 0,7 menjadi 48,2. Dengan demikian hasil uji angka setana untuk bahan bakar minyak solar bertitik nyala 55oC dan 52oC masih memenuhi spesifikasi minimum yang ditetapkan pemerintah yaitu 48. 2. Berat Jenis (2) Hasil pengujian berat jenis minyak solar MS-60 yang mempunyai titik nyala 60oC adalah 861 kg/m. Sedangkan hasil pengujian berat jenis minyak solar MS-55 dan minyak solar MS-52 masing-masing adalah 853 kg/m3; 846 kg/m3. Hasil pengujian berat jenis minyak solar bertitik nyala 55oC dan 52oC ini sedikit lebih rendah dari berat jenis minyak solar MS-60. Hal ini di sebabkan karena terjadinya penambahan fraksi ringan dalam minyak solar. Namun hasil ini masih memenuhi spesifikasi minyak Solar 48 yang ditetapkan yaitu 815 kg/m3 – 870 kg/m3 . 3. Viskositas (2) Hasil pengujian viskositas minyak solar MS-60 adalah 3,63 mm/s2. Sedangkan hasil pengujian minyak solar MS-55 dan minyak solar MS-52 masing-masing adalah 2,36 mm/s2 dan 2.34 mm/s2. Hasil pengujian viskositas minyak solar bertitik nyala 55oC dan 52oC ini lebih kecil dari viskositas minyak solar MS-60. Viskositas kinematik dari ke tiga jenis minyak solar di atas masih berada dalam batasan range spesifikasi minyak Solar 48 yaitu 2,0 mm/s2 – 5,0 mm/s2. 4. Kandungan Sulfur(2) Hasil pengujian kandungan sulfur untuk minyak solar MS-60 adalah 0,0732 % m/m. Sedangkan hasil pengujian kandungan sulfur minyak solar MS-55 dan minyak solar MS-52 masing-masing adalah 0,0648%m/ m dan 0,0645% m/m. Hasil pengujian kandungan sulfur minyak solar bertitik nyala 55oC dan 52oC ini lebih kecil dibandingkan minyak solar MS-60, Ketiga jenis minyak solar mempunyai kandungan sulfur masih berada jauh di bawah batasan maksimum spesifikasi minyak Solar 48 yaitu maksimum 0,35%m/m. 5. Lubrisitas(2) Hasil pengujian lubrisitas untuk minyak solar MSadalah 285 μm. Sedangkan hasil pengujian lubrisitas 60 minyak solar MS-55 dan minyak solar MS-52 masingmasing adalah 311 μm dan 315 μm. Hasil pengujian lubrisitas minyak solar bertitik nyala 55oC dan 52oC ini lebih tinggi dibandingkan MS- 60 , Namum peningkatan nilai lubrisitas yang terjadi dengan

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 25 - 31

Tabel 4 Hasil Uji Angka Setana dan Titik Nyala Percontoh Minyak Solar Dasar Hasil Pemotongan Distilasi

No.

Kode Percontoh

Hasil Pengujian Angka Setana

Density

Flash Point

1

SM-B-10

46,4

0.8440

63

2

SM-B-20

46,8

0.8491

67

3

SM-B-30

47,3

0.8521

73

4

SM-B 40

48

0.8566

80

5

MS-55

47,8

0,8525

55

6

MS-52

47,5

0,8475

52

Gambar 2 Hasil Pengujian Titik Nyala Hasil Pemotongan Distilasi

turunnya flash point minyak solar tidak terlalu besar, dan masih memenuhi spesifikasi minyak Solar 48 yaitu maksimal 460 μm. Pembuatan minyak solar bertitik nyala minimum 55oC dan 52oC melalui metode cutting distillation terhadap campuran minyak tanah dan minyak solar 48 dengan perbandingan 50:50 dapat dilakukan dan menghasilkan produk di mana karakteristik fisika/ kimianya dapat memenuhi spesifikasi bahan bakar minyak solar 48 yang berlaku di Indonesia. Dari hasil analisis karakteristik fisika/kimia masing-masing minyak solar bertitik nyala minimum 55oC dan 52oC, karakteristik yang paling kritis yang dihasilkan adalah angka setana yaitu masing-masing 47,8 dan 47,5. Spesifikasi angka setana minimum minyak solar 48 dapat dipenuhi dengan memasukkan nilai toleransi alat uji CFR F-5 sebesar 0,5 dan nilai repeatability sebesar 0,2. Sedangkan untuk nilai lubrisitas walaupun terjadi 29



EMI YULIARITA

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 25 - 31

Tabel 5 Hasil Uji Karakteristik Fisika/Kimia Percontoh Minyak Solar bertitik nyala 60oC, 55oC, 52oC

No.

1

Jenis Percontoh Minyak Solar

Karakteristik

Angka Setana o

3

Metode Uji ASTM/Lain

MS-60

MS-55

MS-52

49,5

47,8

47,5

48

-

861

853

848

815

870

3,63

2,36

2,34

2

5

D 445

0,0732

0,0648

0,0645

-

0,35

D 2622

-

370

Min

2

Berat jenis pada 15 C, kg/m

3

Viskositas pada 40oC mm2/s

4

Kandungan sulfur, %m/m

5

Distilasi: T90, °C

349

Distilasi T95, °C

-

-

-

-

Maks

D 613 D1298/D4052

D 86

6

Titik Nyala , °C

60

55

52

60

-

D 93

7

Titik Tuang , °C

4

-3

-3

-

18

D 97

8

Residu karbon, % m/m

0,006

0,005

0,005

-

0,1

D 4530

9

Kandungan Air, mg/kg

97,75

Nil

Nil

-

500

D 1744

10

Korosi Bilah Tembaga

1a

1a

1a

-

1

D 130

11

Kandungan Abu, %m/m

0

0

0

0,01

D 482

12

Kandungan Sedimen, %m/m

0

0

0

0,01

D 473

13

Bilangan Asam Kuat

Nil

Nil

Nil

0

D 664

14

Bilangan Asam Total

0,085

0,057

0,053

0,6

D 664

15

Nilai Kalori, MJ/kg

44,7

44,242

44,23

16

Warna

L 1.0

L 1.0

L 1.0

3

D 1500

17

Lubrisitas, µm

285

311

315

460*

D 607

peningkatan, yang berarti sifat/kemampuan pelumasan dari bahan bakar minyak solar yang dihasilkan menurun dibandingkan minyak solar 48 bertitik nyala 60oC, namun masih jauh di bawah batasan spesifikasi minyak solar yang berlaku di Indonesia. IV.KESIMPULAN Dari hasil penelitian yang diperoleh dari pembuatan minyak solar bertitik nyala 55°C dan 52°C melalui cutting distillation dapat disimpulkam sebagai berikut: 1. Minyak Solar bertitik nyala 55°C (MS- 55) didapatkan melalui cutting distillation pada temperatur diperolehnya 40% volume penguapan dengan penambahan 4,0% komponen nafta. 2. Minyak Solar bertitik nyala 52°C (MS- 52 ) didapatkan melalui cutting distillation pada temperatur diperolehnya 40% volume penguapan dengan penambahan 4,6% komponen nafta. 30

Batasan Spesifikasi

D 240

3. Karakteristik fisika/kimia minyak Solar 48 bertitik nyala 55°C dan 52°C yang dihasilkan, secara keseluruhan dapat memenuhi spesifikasi Minyak Solar 48 yang ditetapkan Pemerintah sesuai SK Dirjen Migas No. 3675 K/24/DJM/2006 tanggal 17 Maret 2006. 4. Semakin rendah titik nyala minyak solar memberikan indikasi terjadinya penurunan kemampuan pelumasan minyak solar tersebut. V. SARAN Untuk menghasilkan minyak solar 48 bertitik nyala minimum 55°C dan 52°C melalui metode cutting distillation yang mempunyai karakteristik angka setana tidak kritis, di sarankan menggunakan bahan dasar minyak Solar 48 bertitik nyala minimum 60°C mempunyai angka setana > 50.


KEPUSTAKAAN 1. ACEA, Aliance, EMA, JAMA, ‘World Wide Fuel Charter Committe”, 2006. 2. ASTM”, Annual Book of ASTM Standards, Section 5, The American Society for Testing and Materials,”Fuel and Lubricant,” Philadelphia, Amerika Serikat, 2009 3. Laporan Penelitian,” Kajian Perubahan Spesifikasi Flash Point dari Minimum 60°C Menjadi 52°C Produk Minyak Solar 48", Lemigas-Pertamina Jakarta, 2009


4. Spesifikasi Minyak Solar Menurut Surat Keputusan Direktur Jenderal Minyak dan Gas Bumi No. 3675 K/24/DJM/2006 tanggal 17 Maret 2006. 5. Weismann, Main Characteristics of Fuel Oils and Influence on the Functioning of Engines, Furnances, and other Fuel Utilization, Lembaga Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS”, Jakarta, 1992

31

RANCANG BANGUN ADSORBEN MERKURI REMOVAL


LISNA ROSMAYATI, YAYUN ANDRIANI DAN YUSEP K. CARYANA

VOL. 44. NO. 1, APRIL 2011: 33 - 45

Rancang Bangun Adsorben Mercury Removal Oleh : Lisna Rosmayati1) dan Yayun Andriani1), Yusep K. Caryana2) Pengkaji Teknologi1), Peneliti Muda2) pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS” Jl. Ciledug Raya Kav. 109, Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan 12230, Indonesia Tromol Pos : 6022/KBYB-Jakarta 12120, Telepon : 62-21-7394422, 62-21-7222978, Faksimile : 62-21-7246150, 62-21-7222978 Teregistrasi I Tanggal 9 Desember 2010; Diterima setelah perbaikan tanggal 13 Januari 2011 Disetujui terbit tanggal: 29 April 2011

SARI Sebagian besar gas bumi (natural gas) mempunyai kandungan merkuri dengan jumlah kecil (trace). Kehadiran merkuri dalam gas bumi sekalipun dalam jumlah yang kecil dinilai merugikan karena dapat menyebabkan korosi pada peralatan dan fasilitas proses di industri migas. Proses adsorpsi merupakan proses yang paling sesuai untuk memisahkan merkuri dalam gas bumi dan rancang bangun alat adsorpsi merkuri merupakan salah satu solusi untuk meminimalkan kandungan merkuri dalam gas bumi. Kinerja alat rancang bangun adsorben mercury removal dengan kondisi percobaan menggunakan data optimum dari hasil aktivasi adsorben karbon yang telah dikarakterisasi. Kondisi optimum percobaan yaitu menggunakan adsorben karbon yang berukuran 70 mesh, diaktivasi pada temperature 700oC, direndam setelah aktivasi selama 12 jam dan posisi tabung adsorben vertikal. Hasil pengukuran merkuri (Hg) menunjukkan bahwa adsorben karbon aktif pada kondisi percobaan tersebut mampu menyerap merkuri (Hg) sebesar 27.629,94 μg/m3. Kata kunci : rancang bangun, adsorben, merkuri ABSTRACT Most of natural gas contain a trace mercury, However, although its content in natural gas is very small, mercury can cause corrosion in process facilities and equipment plant in petroleum industries. The adsorption process is the best technique and mostly used for mercury separating in natural gas. The engineering equipment of mercury removal by activated charcoal adsorbent is one of few solution to minimize mercury content in natural gas. To obtain the best result of adsorbent activation, it is very important to run the process under optimum condition. There are several optimum conditions which is obtained from the experiment e.g.: The size of the activated carbon particles is 70 mesh, temperature activation is 700oC approximately, time of immersed in ZnCl2 after activation is 12 hours and use a vertical position of adsorbent tube. The result of mercury (Hg) measurement shows that the ability of activated carbon adsorbent to adsorb mercury is 27.629,94 μg/m3. Keywords: engineering,adsorbent,mercury I. PENDAHULUAN Sebagian besar gas bumi (natural gas) mempunyai kandungan merkuri dengan jumlah kecil (trace). Kehadiran merkuri dalam gas bumi sekalipun dalam jumlah yang kecil dinilai merugikan karena dapat menyebabkan korosi pada peralatan dan fasilitas proses di industri migas. Khusus di industri migas,

karbon aktif berpotensi dijadikan adsorben dalam meningkatkan kualitas produksi migas sehingga dapat menaikkan harga dan nilai jual produk migas tersebut. Penelitian dan pemanfaatan adsorben gas bumi untuk menghilangkan Hg dari gas bumi sudah dilakukan di beberapa negara termasuk Indonesia, akan tetapi masih banyak kendala dalam keefektifan 33

RANCANG BANGUN ADSORBEN MERKURI REMOVAL LISNA ROSMAYATI, YAYUN ANDRIANI DAN YUSEP K. CARYANA

penyerapan merkuri dan regenerasinya dari adsorben yang digunakan. Untuk itu suatu kajian rancang bangun adsorben Hg removal untuk gas bumi, perlu dilakukan untuk mendapatkan alternatif adsorben Hg removal gas bumi yang dapat digunakan oleh industri migas. Kegiatan yang dilakukan ini sesuai dengan UU No. 22 tahun 2001 tentang Minyak dan Gas Bumi dan Peraturan Pemerintah No. 74 Tahun 2001 Tentang Pengelolaan Bahan Berbahaya dan Beracun, yang mengamanatkan agar memperoleh hasil produk yang aman dan tidak membahayakan lingkungan terhadap produk yang dihasilkan oleh industri migas. Ruang lingkup rancang bangun adsorpsi mercury removal meliputi usaha dan konsep untuk menghasilkan sistem rancangan alat yang berfungsi untuk mengeliminasi kandungan merkuri dalam gas bumi, merekayasa karakteristik material/ bahan ke dalam bentuk, ukuran, dan fungsi yang diinginkan. Oleh karenanya, penguasaan teknologi rancang bangun alat dalam skala laboratorium membutuhkan suatu pemahaman yang terintegrasi yang dimulai dari pemahaman dasar, teknik desain dan analisis laboratorium untuk mencapai tujuan yang diinginkan. Kinerja alat adsorpsi merkuri dilakukan untuk melihat sejauh mana kemampuan adsorben yang terpasang pada alat mercury removal mampu mengadsorpsi kandungan merkuri dalam gas. Sebelum percobaan adsorpsi merkuri tersebut dilaksanakan, terlebih dahulu dilakukan percobaan pendahuluan untuk melihat apakah alat tersebut telah siap uji dengan mengalirkan compressed air pada laju alir tertentu. Setelah itu dilakukan pengujian tanpa ada adsorben dengan mengalirkan merkuri standar untuk mengetahui konsentrasi merkuri awal. Kemampuan dari adsorben yang terpasang pada alat mercury removal dapat diketahui dengan melakukan analisis pada konsentrasi Hg yang terukur dalam media cairan penangkap Hg. Kondisi percobaan yang optimum 34


diperoleh dengan menggunakan adsorben karbon yang berukuran 70 mesh, diaktivasi pada temperature 700oC dan direndam selama 12 jam setelah aktivasi dilakukan. Posisi tabung adsorben pada saat percobaan mercury removal dalam posisi vertikal. Hasil pengujian pengukuran merkuri (Hg) menunjukkan bahwa adsorben karbon aktif pada kondisi percobaan tersebut mampu menyerap merkuri (Hg) sebesar 27.629,94 μg/m3. II. METODOLOGI Metodologi yang digunakan dalam melakukan kajian ini adalah melalui tahapan sebagai terlihat pada gambar 1:

Gambar 1 Metodologi tahapan kegiatan penelitian


III.SIFAT DAN BAHAYA MERKURI SERTA POTENSI ADSORBEN KARBON AKTIF A. Sifat dan Bahaya Merkuri (Hg) dalam Gas Bumi di Lingkungan Industri Migas Pada umumnya gas bumi mengandung merkuri dengan konsentrasi yang sangat rendah namun beberapa lapangan gas di Indonesia diketahui mempunyai kandungan yang cukup tinggi, salah satunya sumur-sumur gas di wilayah laut Natuna, sehingga dikhawatirkan dapat merusak fasilitas, terutama fasilitas yang berkaitan dengan proses refrigerasi/pendinginan gas. Senyawa merkuri dapat menyebabkan terjadinya korosi dengan alumunium atau alumunium alloy dengan membentuk amalgam. Selain menyebabkan terjadinya korosi, merkuri berbahaya bagi kesehatan terutama bila berbentuk senyawa alkil merkuri rantai pendek yang stabil dan bersifat racun serta dapat mengakibatkan kerusakan syaraf. Unsur merkuri dan spesies senyawa merkuri lainnya ditemukan dalam senyawa hidrokarbon yang terdapat di dalam batu bara, gas bumi, gas kondensat dan minyak bumi di hampir semua lapangan minyak dan gas di seluruh dunia. Kebanyakan merkuri dalam gas bumi berada dalam bentuk unsur bebas atau logam murni, namun di dalam kondensat dan petroleum yang ditemukan dalam jumlah yang cukup signifikan adalah senyawa organomerkuri sedangkan unsur merkuri dalam bentuk bebas hanya sedikit. Merkuri di dalam gas bumi, kondensat dan minyak bumi dapat mengganggu proses produksi dan bersifat korosif terhadap fasilitas pengolahan hidrokarbon melalui beberapa mekanisme, antara lain membentuk Hg amalgam yaitu merkuri yang berinteraksi dengan beberapa jenis logam, termasuk alumunium, tembaga, brass, seng, kromium, besi, dan nikel. Ketika bentuk amalgam ini berikatan dengan komponen logam dalam peralatan, menghasilkan korosi pada peralatan. Bentuk amalgam ini lebih lemah daripada bentuk logam bebas merkuri (Leeper,1980; Bingham 1990), atau dalam pembentukan logam amalgam aluminium, reaksi amalgam menghasilkan bentuk logam ditambah merkuri bebas, yang menyebabkan proses korosi terjadi secara berkelanjutan, (Crippen dan Chao 1997). Korosi aluminium sering terjadi pada alat pertukaran panas (heat exchanger) cryogenic, pintu dan aliran katup kepala sumur.


Hg bersifat racun yang mengakibatkan penurunan aktivitas katalis dalam masa pakai katalis itu (Hennico,1991). Formasi amalgam Hg pada dinding pipa baja mengakibatkan proses dan produksi menggunakan alat itu menjadi berbahaya. Pengolahan gas dan cairan menyebabkan perubahan salah satu bentuk merkuri menjadi bentuk lainnya. Contohnya adalah reaksi merkuri murni dengan komponen sulfur. Teori menyebutkan, proses dengan tekanan tinggi hydrotreating pada penyaringan dapat mengkonversi dialkilmerkuri dan merkuri kompleks menjadi unsur murninya. 1. Sifat dan Karakterisasi Merkuri (Hg) Beberapa lapangan gas di indonesia diketahui mempunyai kandungan merkuri yang cukup tinggi salah satunya sumur-sumur gas di wilayah laut Natuna, sehingga dikhawatirkan dapat merusak fasilitas, terutama fasilitas yang berkaitan dengan proses refrigerasi/pendinginan gas, Senyawa merkuri dapat menyebabkan terjadinya korosi dengan alumunium atau aluminium alloy dengan membentuk amalgam. Selain menyebabkan terjadinya korosi, merkuri berbahaya bagi kesehatan terutama bila berbentuk senyawa alkilmerkuri rantai pendek yang stabil dan bersifat racun serta dapat mengakibatkan kerusakan syaraf. Unsur merkuri dan spesies senyawa merkuri lainnya ditemukan dalam senyawa hidrokarbon yang terdapat di dalam batu bara, gas bumi, gas kondensat dan minyak bumi di hampir semua lapangan minyak dan gas di seluruh dunia. Kebanyakan merkuri dalam gas bumi berada dalam bentuk unsur bebas atau logam murni, namun di dalam kondensat dan petroleum yang ditemukan dalam jumlah yang cukup signifikan adalah senyawa organomerkuri sedangkan unsur merkuri dalam bentuk bebas hanya sedikit. 2. Spesifikasi dan Jenis-Jenis Senyawa Merkuri Berdasarkan EPA -600/R-01-066, Mercury in Petroleum And Natural Gas, USA, 2001,didalam minyak bumi dan gas, kondensat dikenal beberapa bentuk kimia merkuri, yang memiliki perbedaan sifat kimia dan fisik masing-masing ,dapat dilihat sebagai berikut. a. Merkuri (HgO) Merkuri murni dan dapat larut dalam minyak bumi dan cairan hidrocarbon dalam bentuk atomnya sampai 35


beberapa ppm saja. Merkuri murni dapat berikatan dengan komponen logam (pipa,vessel dll), lilin tersuspensi, pasir, dan bahan padatan tersuspensi pada cairan. b. Senyawa organik merkuri (R-HgR dan RHdX), dimana R = -CH3, C2H5, dan X = -Cl atau ion organik lainnya) Komponen organik merkuri sangat mudah larut pada minyak bumi dan kondensat. Komponen organik merkuri hampir sama dengan merkuri murni dalam sifat adsorptivitasnya tetapi mempunyai titik didih, kelarutan, fraksi pemisahan menjadi bentuk yang berbeda dengan HgO. Dialkil merkuri termasuk kedalam kategori ini (misalnya dimetil merkuri, dietil merkuri) dan monometilmerkuri halida (ion organik lainnya). c. Garam merkuri anorganik (ionik) (Hg2+X atau Hg 2+ X 2 ), di mana X adalah ion anorganik) Garam merkuri (kebanyakan halida) larut dalam minyak dan kondensat. Tetapi lebih banyak dalam fase cair. Klorida merkuri memiliki kelarutan yang tinggi dalam cairan organik (10 kali lipat dari merkuri murni). Garam organik kemungkinan juga memiliki sifat fisik tersupensi dalam minyak atau terikat menjadi partikel tersuspensi. d. Merkuri kompleks (HgK atau HgK2), Merkuri dapat berikatan dengan hidrokarbon sebagai kompleks, di mana K adalah ligand seperti asam organik,forfirin, atau tiol. e . Komponen merkuri tersuspensi Beberapa contoh yang bisa tergolong kelompok ini adalah merkuri sulfida (HgS) dan selenida (HgSe), di mana keduanya tidak dapat larut di dalam air dan minyak tetapi keberadaannya berupa partikel padat yang tersuspensi dan berukuran sangat kecil (koloid). f. Merkuri yang terikat dan tersuspensi Kategori ini termasuk merkuri murni dan merkuri organik yang tidak larut tetapi terikat pada partikel inert seperti pasir dan lilin. Merkuri tersuspensi dan komponen merkuri tersuspensi dapat dipisahkan dari cairannya dengan teknik pemisahan secara fisik seperti filtrasi dan sentrifugasi. 3. Bahaya Merkuri (Hg) a. Bahaya terhadap kesehatan manusia Senyawa merkuri organik dianggap lebih 36


berbahaya dan dapat larut dalam lapisan lemak pada kulit yang menyelimuti korda saraf (Volkovic, 1977). Metil merkuri merupakan merkuri organik yang selalu menjadi perhatian serius dalam toksikologi. Karena metil merkuri ini dapat diserap secara langsung melalui pernapasan dengan kadar penyerapan 80%. Uapnya dapat menembus membran paru-paru dan apabila terserap ke dalam tubuh, akan terikat dengan protein sulfurhidril seperti sistein dan glutamin. Di dalam darah, 90% dari metil merkuri diserap ke dalam sel darah merah dan metil merkuri juga dijumpai dalam rambut. Menurut Irving et al. (1975), jumlah merkuri yang dimasukkan ke dalam akar rambut adalah berbanding dengan kepekatan metil merkuri di dalam darah. b. Efek korosi yang ditimbulkan senyawa merkuri (Hg) Merkuri di dalam gas bumi, kondensat dan minyak bumi dapat mengganggu proses produksi dan bersifat korosif terhadap fasilitas pengolahan hidrokarbon melalui beberapa mekanisme, antara lain membentuk Hg amalgam yaitu merkuri yang berinteraksi dengan beberapa jenis logam, termasuk aluminium, tembaga, brass, seng, kromium, besi, dan nikel. Ketika bentuk amalgam ini berikatan dengan komponen logam dalam peralatan, menghasilkan korosi pada peralatan, bentuk amalgam ini lebih lemah daripada bentuk logam bebas merkuri (Leeper,1980 ; Bingham 1990), atau dalam pembentukan logam amalgam aluminium, reaksi amalgam menghasilkan bentuk logam ditambah merkuri bebas, yang menyebabkan proses korosi terjadi secara berkelanjutan, (Crippen dan Chao 1997). Korosi aluminium sering terjadi pada alat pertukaran panas (heat exchanger) kryogenik, pintu dan aliran katup kepala sumur. Hg bersifat racun yang mengakibatkan penurunan aktivitas katalis dalam masa pakai katalis itu (Hennico,1991). Formasi amalgam Hg dalam dinding pipa baja mengakibatkan proses dan produksi menggunakan alat itu menjadi berbahaya. Pengolahan gas dan cairan menyebabkan perubahan salah satu bentuk merkuri menjadi bentuk lainnya. Contohnya adalah reaksi merkuri murni dengan komponen sulfur. Teori menyebutkan, proses dengan tekanan tinggi hydrotreating pada penyaringan dapat mengkonversi dialkil merkuri dan merkuri kompleks menjadi unsur murninya. Kemampuan memisahkan senyawa merkuri dari dalam produk dan aliran pada proses pengolahan


minyak dan gas bumi sangat ditentukan oleh sifat kelarutannya. Tabel 2.4 menyajikan hubungan kelarutan beberapa spesies dalam larutan. Dalam cairan hidrokarbon senyawa merkuri tersuspensi yang biasa ditemukan adalah HgS. Senyawa merkuri tersuspensi ini biasanya ditemukan paling besar konsentrasinya dibanding dengan kandungan total merkuri dalam sampel cairan hidrokarbon yang diproduksi, sehingga harus dipisahkan terlebih dahulu. B . Adsorptivitas Karbon (Arang) dari Tempurung Kelapa 1. Sifat Fisika-Kimia Karbon Tempurung Kelapa Arang aktif adalah karbon yang berbentuk amorf, berwarna hitam, tidak berbau, tidak berasa, serta mempunyai daya serap yang jauh lebih besar dibandingkan dengan arang yang belum menjalani proses aktivasi. Unsur karbon adalah suatu zat inert, tidak larut dalam air, basa, asam encer, dan pelarut organik. Arang yang baik mutunya adalah arang yang mempunyai kadar karbon tinggi dan kadar abu serta kadar air rendah. Arang adalah suatu bahan padat yang berporipori dan merupakan hasil pembakaran dari bahan yang mengandung unsur C. Sebagian besar dari poriporinya masih tertutup dengan hidrokarbon dan senyawa organik lain. Komponennya terdiri atas fixed carbon, abu, air, nitrogen dan sulfur. Arang tempurung adalah arang yang dibuat dengan cara karbonisasi dari tempurung/batok kelapa. Arang aktif merupakan senyawa karbon amorf, yang dapat dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon atau dari arang yang diperlakukan dengan cara khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas. Luas permukaan arang aktif berkisar antara 300-3500 m 2/gram dan ini berhubungan dengan struktur pori internal yang menyebabkan arang aktif mempunyai sifat sebagai adsorben. Arang aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif, tergantung pada besar pori-pori dan luas permukaan. Daya serap arang aktif sangat besar, yaitu 25-1000% terhadap berat arang aktif. Arang aktif terdiri atas pelat-pelat datar, disusun oleh atom-atom C yang terikat secara kovalen dalam suatu kisi heksagonal. Pelat-pelat itu bertumpuk satu sama lain membentuk kristal-kristal dengan sisa-sisa


hidrokarbon yang tertinggal pada permukaannya. Kristal-kristal tersebut biasanya tersusun dari 3 hingga 4 lapisan atom karbon yang terdiri atas 20 sampai 40 atom karbon di setiap lapisannya. Dengan menghilangkan hidrokarbon pada permukaan tersebut, permukaan akan menjadi lebih luas sehingga daya serap lebih besar. Arang aktif merupakan suatu bahan yang berupa karbon amorf yang sebagian besar terdiri atas karbon bebas serta memiliki permukaan dalam sehingga mempunyai kemampuan daya serap yang baik. Keaktifan untuk menyerap dari arang aktif ini tergantung dari jumlah senyawaan karbonnya. 2. Sifat Adsorpsi Arang Aktif Adsorpsi adalah suatu peristiwa fisik penyerapan suatu zat pada permukaan bahan penyerap. Efisiensi adsorpsi oleh arang tergantung dari perbedaan muatan listrik antara arang dengan zat yang diserap (Ketaren, 1986). Bahan yang mempunyai muatan listrik positif akan diserap lebih efektif oleh arang dalam larutan yang bersifat basa dan sebaliknya. Peristiwa adsorpsi ini terjadi karena pada arang terdapat pori-pori dalam molekul karbon tersebut. Bila pori-pori ini tertutup, maka daya serap arang akan berkurang atau hilang. Tertutupnya pori-pori tersebut

Gambar 2 Struktur Grafit dari Arang Aktif Sumber : JANKOWSKA, 1991

37




disebabkan terisi oleh tar, hidrokarbon dan zat organik lainnya. Suatu zat terlarut cenderung bermigrasi ke adsorben karena empat hal, yaitu : 1. Sifat alamiah hidrofobik dari zat terlarut 2. Adanya gaya Van der Waals 3. Atraksi listrik antar permukaan dengan adsorben 4. Terjadinya penyerapan secara kimia. Dari keempat hal ini, yang paling mungkin terjadi adalah karena adanya gaya Van der Waals, karena adsorpsi dan desorpsi terjadi secara berkelanjutan dan molekul yang terserap bebas bergerak di sekitar permukaan. 3. Penetapan Bilangan Iodin Penetapan bilangan iodium merupakan suatu pengujian kemampuan dari arang yang sudah diaktivasi (AWWA B604-74, 1974). Penetapan tersebut berdasarkan pada metode titrasi iodometri. Arang yang telah diaktivasi Akan mengadsorbsi iod yang ditambahkan, sisa iod yang tidak teradsorbsi oleh arang akan dititrasi dengan larutan tio 0, 1 N yang telah distandardisasi. Titik akhir titrasi ditandai dengan lenyapnya warna I2 setelah ditambahkan dengan indikator, yaitu dari coklat tua menjadi kuning lalu menjadi tak berwarna. Dari volume tio yang digunakan maka dapat ditentukan kemampuan arang aktif tersebut dalam menyerap iodium. Reaksi yang terjadi dalam proses titrasi tersebut yaitu :

l2 + 2S 2O3

2− → ←

2l − + S 4O6

2−

Nilai bilangan iod tersebut dapat diketahui dengan tahapan perhitungan menggunakan rumus : C=

volume tio x N 2 volume sampel

x x A − ( 2 , 2 B x volume = m m bobot sampel

nilai iodin =

tio )

x x D m m

Keterangan : X/m = miligram iodin yang teradsorb per gram karbon N1 = normalitas iodin N2 = normalitas natrium tiosulfat

38

VOL. 44. NO. 1, APRIL 2011: 33 - 45

A B D

= N1 x 12693 = N2 x 126,93 = faktor koreksi Dan untuk mengetahui kemampuan daya serap iodium dapat menggunakan rumus : Daya serap =

(b − a ) x N x 126 ,9 x 100 % miligram contoh

Keterangan : b = volume blanko a = volume contoh N = Normalitas natrium tiosulfat 126,9 = bobot atom iodium 4. Luas Permukaan dan Pori Arang aktif merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon. Dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi. Ketika pemanasan berlangsung, diusahakan agar tidak terjadi kebocoran udara di dalam ruangan pemanasan sehingga bahan yang mengandung karbon tersebut hanya terkarbonisasi dan tidak teroksidasi. Arang selain digunakan sebagai bahan bakar, juga dapat digunakan sebagai adsorben (penyerap). Daya serap ditentukan oleh luas permukaan partikel dan kemampuan ini dapat menjadi lebih tinggi jika terhadap arang tersebut dilakukan aktivitas dengan aktif faktor bahan-bahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur tinggi. Dengan demikian, arang akan mengalami perubahan sifat-sifat fisika dan kimia. Arang yang demikian disebut sebagai arang aktif. Luas permukaan arang aktif berkisar antara 3003500 m2/g dan ini berhubungan dengan sktruktur pori internal yang menyebabkan arang aktif mempunyai sifat sebagai adsorben. Arang aktif dapat mengadsorbsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat adsorbs selektif, tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan. Daya serap arang aktif sangat besar, yaitu 25-100% terhadap berat arang aktif. Arang aktif dibagi atas 2 tipe, yaitu arang aktif sebagai pemucat dan sebagai penyerap uap. Arang aktif sebagai pemucat, biasanya terbentuk powder yang sangat halus, diameter pori mencapai 1000 ú, digunakan dalam fase cair, berfungsi untuk memindahkan zat-zat pengganggu yang


menyebabkan warna dan bau yang tidak diharapkan, membebaskan pelarut dari zat-zat penggangu dan kegunaan lain yaitu pada industri kimia dan industri baju. Diperoleh dari serbuk-serbuk gergaji, ampas pembuatan kertas atau dari bahan baku yang mempunyai densitas kecil dan mempunyai struktur yang lemah. Arang aktif sebagai penyerap uap, biasanya berbentuk granular atau pellet yang sangat keras diameter pori berkisar antara 10-200A , tipe pori lebih halus, digunakan dalam fase gas, berfungsi untuk memperoleh kembali pelarut, katalis, pemisahan dan pemurnian gas. Diperoleh dari tempurung kelapa, tulang, batu bata atau bahan baku yang mempunyai struktur keras. Berdasarkan teori Brunauer, Emmett, dan Teller (BET), yaitu bahwa seseorang dapat memperkirakan jumlah molekul yang diperlukan untuk menutupi permukaan adsorben dengan sebuah monolayer molekul teradsorpsi seperti yang terdapat pada Gambar 3. Gambar tersebut menunjukkan sekitar 30 % dari padatan telah mengalami kejenuhan. Dengan melakukan pengukuran BET maka kita dapat mengetahui perilaku material sebagai bahan yang bereaksi dengan lingkungannya melalui permukaan. Bahan yang luas permukaannya lebih tinggi, memiliki kemampuan untuk bereaksi lebih cepat, lebih cepat larut, dan mampu menyerap gas lebih banyak dibandingkan dengan bahan yang sama dan memiliki luas permukaan yang lebih rendah (Quantachrome Corporation, 2007). Dengan penambahan molekul gas pada bagian luar monolayer secara terus-menerus maka akan menyebabkan pembentukan multilayer seperti pada Gambar 4. Pada gambar tersebut terlihat bahwa padatan sekitar 70% telah mengalami kejenuhan. Kemudian pada akhirnya, maka pori-pori adsorben akan terisi penuh oleh adsorbat seperti pada Gambar 5. Maka dari banyaknya adsorbat yang terisi dalam pori, kita dapat mengetahui luas permukaan serta ukuran dari pori tersebut.


Gambar 3 Monolayer pada Molekul Teradsorpsi

Gambar 4 Multilayer Tahap Kondensasi

5. Aktivasi Kimia dengan ZnCl2 Untuk aktivasi kimia, activator yang digunakan adalah bahan-bahan kimia seperti: hidroksida logam alkali garam-garam karbonat, klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah dan ZnCl2. Zink klorida merupakan salah satu bahan kimia yang dapat digunakan sebagai aktivator bagi karbon aktif. Selain ZnCl2, CaCl2 dapat pula digunakan sebagai aktivator

Gambar 5 Pori Telah Terisi Sepenuhnya

39




arang. Namun, menurut Prawirakusuma dan Utomo (1970), arang yang diaktifkan dengan bahan pengaktif ZnCl2 mempunyai rendemen lebih dibandingkan dengan CaCl2. Perbedaan ini dapat disebabkan oleh senyawa ZnO yang melekat pada kisi-kisi heksagon pada pelat-pelat datar arang terikat lebih kuat dibandingkan dengan CaO. Karena sifat kristal ZnO lebih tajam dibandingkan dengan CaO, sehingga pada proses pencucian arang, senyawa-senyawa CaO banyak yang terikut bersama air pencuci. Suhu 600οC sampai 700οC merupakan suhu optimum untuk aktifasi dengan bahan pengaktif ZnCl 2 (Smisek, 1970). Berbagai zat aktivasi lainnya seperti kalium hidroksida dan zink khlorida telah digunakan, tetapi fakta membuktikan bahwa aktivasi kimia dengan ZnCl2 menghasilkan luas permukaan dan volume pori yang lebih baik bila dibandingkan dengan zat aktivasi yang lain. IV. TEKNIK RANCANG BANGUN ADSORPSI MERKURI DALAM GAS BUMI A. Skema dan Lay Out Alat Lihat gambar 6.

VOL. 44. NO. 1, APRIL 2011: 33 - 45

Gambar 4.2. Rancang Bangun Adsorben Mercury Removal

4. 5. 6. 7. 8.

Pressure gauge 2 buah max 100 psig Valve 6 buah Tee Connection ¼ “ 4 buah Tubing ¼ “ Flow meter 2 buah Prinsip kerja alat ini adalah gas yang dialirkan akan mendorong uap merkuri masuk ke dalam media adsorben. Merkuri yang teradsorpsi akan tertahan, sedangkan yang lewat media adsorben akan ditangkap oleh cairan penangkap merkuri yang selanjutnya akan diukur konsentrasi merkurinya dengan menggunakan Mercury Analyzer (WA4). Gas yang dialirkan akan diketahui volumenya dengan melihat putaran alat dari wet test meter. Setiap kali pengujian, volume gas yang dialirkan diusahakan tetap atau tidak jauh berbeda. C. Uji Kemampuan Adsorpsi Adsorben dengan Analisis Bilangan Iod

Gambar 6 Skema Alat Merkuri Removal

B. Spesifikasi dan Prinsip Kerja Alat 1. Water bath ukuran 40 x 30 x 40 cm 2. 2 buah Tube mercury ukuran diameter 2,5 cm, tinggi 30 cm 3. Absorben karbon aktif diameter 2 cm , panjang 25 cm 40

Untuk mengetahui kemampuan adsorpsi dari adsorben (karbon aktif) dilakukan pengujian dengan menggunakan ASTM D-510 sehingga dapat diketahui nilai iod dari masing-masing sampel. Hasil analisis untuk sampel arang I dengan suhu aktifasi 500oC dapat dilihat pada Tabel 1. D. Teknik Percobaan Adsorpsi Merkuri dalam Gas Bumi 1. Pengukuran Merkuri Standar a. Gas dari sumber masuk ke dalam tube merkuri yang ada dalam water bath pada kondisi temperature 37oC.




b. Aliran gas yang keluar dari tube merkuri langsung menuju cairan penangkap merkuri (KMnO4 + H2SO4) . c. Cairan penangkap merkuri dianalisis dengan menggunakan Mercury Analyzer (Lumex 91) d. Konsentrasi merkuri di dalam cairan penangkap terukur dalam satuan μg/m3.

VOL. 44. NO. 1, APRIL 2011: 33 - 45

-

-

2. Pengukuran Merkuri setelah melalui Adsorben Karbon Aktif a. Gas dari sumber masuk ke dalam tube merkuri yang ada dalam water bath pada kondisi temperatur 37oC. b. Aliran gas yang keluar dari tube merkuri dilewatkan melalui adsorben karbon aktif, kemudian langsung menuju cairan penangkap merkuri (KMnO4 + H2SO4) c. Cairan penangkap merkuri dianalisis dengan menggunakan Mercury Analyzer (Lumex 91) d. Konsentrasi merkuri di dalam cairan penangkap terukur dalam satuan μg/m3. 3. Pengukuran Konsentrasi Merkuri dengan Mercury Analyzer (WA-4) Persiapan Persiapan peralatan (alat dan PC harus dalam keadaan mati dan tidak terhubung ke sumber tegangan)

Tempatkan lumex dengan display unit berada di atas. Jika analisa menggunakan PC, hubungkan RA915 ke PC dengan menggunakan kabel RS-232 atau koneksi lain yang sesuai. Hubungkan output adapter ke RA-915. Rangkai RP-91 dengan single path seperti gambar di bawah ini.

Tabel 1 Hasil Analisis Bilangan Iodium

No

Ukuran Sampel (mesh)

1

50

2

70

3

4

80

100

Bobot Bilangan Volume Sampel Iodium Tio (mL) (gram) (mg/g) 2,0024

15,4

79

2

15,1

83

2,0021

13,92

101

2

13,5

108

2,0015

16,4

64

2,0014

15,66

75

2,001

14,31

95

2

14,63

88

Tabel 2 Kemampuan Daya Serap Karbon Aktif

Pemanasan (oC)

700

900

Bobot Sampel (gram)

Volume Titrasi Sampel (ml)

Vol. Titrasi blanko (ml)

1,2125

13,33

56,23

48,58

1,2125

13,32

56,16

48,51

1,2127

13,3

56,23

48,61

1,2127

13,31

56,18

48,54

1,807

12,2

62,33

38,09

1,807

12,21

62,28

37,8

1,8072

12,17

62,33

38,11

1,8072

12,17

62,27

38,06

Daya Serap (%) Rata-rata (%)

48,54

48,58

37,94

38,08

41


Pembuatan kurva kalibrasi - Masukkan 2 ml pereduksi ke dalam scrubber. - Tekan run pada tool bar.(akan muncul display start). - Jika tombol start telah aktif, tekan start dan dengan segera masukkan 5 ml blank sample(K2Cr2O7 4%) ke dalam scrubber. - Setelah 60 detik atau peak mencapai/mendekati 0, klik end. - Hasil dari sample yang dianalisa akan secara otomatis masuk ke dalam tabel. - Lepas penjepit, buang cairan dalam scrubber, dan bilas dengan menggunakan air suling. Pasang kembali penjepitnya. - Masukkan volume blanko yang digunakan pada langkah 7.3.3. pada kolom V di tabel(mL). - Isikan “BLANK” pada kolom kedua. Untuk Standar, isikan “Std__xxx”(xxx= konsentrasi merkuri dalam ng/L). - Untuk standar, ulangi langkah 8.5.1 - 8.5.8. gunakan 0.20, 0.40, 0.60, 0.80, 1 mL standar 0.01 ppm sebanyak 3 kali untuk tiap standar. - Untuk sampel, ulangi langkah 8.5.1 - 8.5.8. gunakan volume di mana didapatkan hasil merkuri yang areanya berada dalam kurva kalibrasi. Ulangi pengukuran sampel sebanyak 3 kali. - Pada menu bar, pilih table, select. - Pilih semua deret kalibrasi yang digunakan dengan menekan tombol ctrl. - Pada menu bar pilih calculation, calibration graph. - Pilih check list disebelah kanan atas window untuk mengapply kurva kalibrasi. Tutup window. - Pilih semua sampel yang digunakan. Klik calculate. - Rata-rata hasil pengukuran dapat diketahui dengan memilih ulangan sampel yang dilakukan. Kemudian pada toolbar calculation klik spread. - Buka single path cell dengan melepas single path cell dari RA-915, membuka (memutar) bagian kaca, membersihkan cell dan kaca dengan menggunakan wol yang dibasahi pelarut. Rangkai kembali. - Catat hasil analisis berupa area dan berat sampel/ standarnya.

42


Gambar 8 Volume dan Konsentrasi Standar, Sampel dan Blanko

Gambar 9 Rangkaian Single Patch Cell untuk Analisa Hg dalam Liquid

Gambar 10 Grafik Kalibrasi Pengukuran Konsentrasi Merkuri




VOL. 44. NO. 1, APRIL 2011: 33 - 45

4. Analisis SEM dan EDX Peralatan yang digunakan adalah model SEM JEOL JSM-6390LA yang dilengkapi dengan JEOLEDAX dan program untuk melihat sampel. Sampel dilapisi dengan menggunakan alat carbon coater JEOL JEC-560 dan fine gold/palladium coater JEOL JFC - 1600 V. HASIL DATA SEM DAN EDX Gambar 14 Prosentasi Cl Sampel Adsorben T = 700OC, Perendaman Setelah Aktifasi

Gambar 11 Prosentasi Cl pada Sampel Adsorben T = 700OC Sebelum Aktivasi

Gambar 15 Hasil Foto SEM Sampel Adsorben T = 700OC, Perendaman Setelah Aktifasi

Tabel 3 Konsentrasi Hg yang Terukur dalam Media Cairan Penangkap Pengujian

Gambar 12 Hasil Foto SEM Sampel Adsorben T = 700OC sebelum Aktifasi

Jenis Sam pel

1

Tanpa ads orben

2

Ads orben tanpa ZnCl 2

Hasil pengukuran m erkuri (µg/m 3) 27.633,04 2.653

Pos is i horizontal 3

Ads orben tanpa ZnCl 2

2.564

Pos is i horizontal

Gambar 13 Hasil Analisis Kuantitatif

43




VOL. 44. NO. 1, APRIL 2011: 33 - 45

Tabel 4 Konsentrasi Hg yang Terukur dalam Media Cairan Penangkap dengan Perendaman ZnCl2 Sebelum dan Setelah Aktivasi Konsentrasi m erkuri yang tidak

Konsentrasi m erkuri yang tidak

terserap adsorben (µg/m )

terserap adsorben (µg/m 3)

Horrisontal

Vertikal

12 jam s ebelum aktivas i

8,27

tidak diuji

12 jam s etelah aktivas i

3,87

3,1

W aktu Perendam an

3

Gambar 16 Hasil Analisis Kuantitatif

KESIMPULAN 1. Kinerja dari alat adsorpsi mercury removal (rancang bangun alat mercury removal) mampu mengeliminasi kontaminan merkuri dalam gas secara signifikan. 2. Rancangan alat adsorpsi mercury removal dibuat dalam skala laboratorium untuk mengkaji sejauh mana kemampuan adsorben karbon aktif terhadap merkuri. 3. Peranan ZnCl2 sebagai aktifator kimia sangatlah penting karena selain dapat menghasilkan poripori baru yang mampu meningkatkan kemampuan adsorpsi merkuri, perendaman ZnCl2 juga dapat menghasilkan terbentuknya ikatan C-Cl di mana gugus Cl tersebut dapat mengikat merkuri (Hg) secara ikatan kimia menjadi HgCl atau HgCl2. 44

4. Kondisi percobaan yang optimum diperoleh dengan menggunakan adsorben karbon yang berukuran 70 mesh, diaktivasi pada temperatur 700oC, direndam setelah aktivasi selama 12 jam dan posisi tabung adsorben pada saat percobaan merkuri removal dalam posisi vertikal. KEPUSTAKAAN 1. AWWA.1974.Standard for Granular Carbon. AWWA B604-74. Colorado. 2. ASTM D 4607-94. Standard Test Method for Determination of Iodine Number of Activated Carbon. 3. ASTM D 1510-03. Standard Test Method for Determination of Carbon Black-Iodine Adsorption Number


4. Radisav D.Vidic, Control of Mercury Emissions in Flue gases by Activated Carbon Adsorption, University of Pittsburgh, PA 15261. 5. Rong Yan; Yuen Ling Ng, Bench-Scale Experimental Study on The Effect of Flue gas Composition on Mercury Removal by Activated carbon Adsorption. 6. Hessler, J.W. 1951. Active Carbon. Chemical Publishing Co Inc. Brooklyn. 7. Jankowska, H., Swiatkowski, And Choma, J. (1991). Active Carbon. Elis Horwood Ltd. 8. Kirk-Othmer. 1964. Encyclopedia of Chemical Technology. Vol-4. Second Edition. USA.


9. Dasar- Dasar Aplikasi Karbon Aktif pada Industri Gas Bumi, Workshop kerjasama PPPTMGB “LEMIGAS” dan Universitas Kristen Widya Mandala Surabaya. 10. Sudrajat, Endang. S. B. 1991. Aktivasi Arang Tempurung Kelapa Dengan Menggunakan Seng Klorida. Teknologi Indonesia Jilid XIV, No 1 : 3945. 11. Quantachrome Corporation. 2007. Nova®e Series High-Speed Surface Area & Pore Size Analyzers. Boynton Beach, USA.

45

CADANGAN STRATEGIS MINYAK MAIZAR RAHMAN


Cadangan Strategis Minyak untuk Keamanan Energi Indonesia Oleh: Maizar Rahman Peneliti Utama pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS” Jl. Ciledug Raya Kav. 109, Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan 12230, Indonesia Tromol Pos : 6022/KBYB-Jakarta 12120, Telepon : 62-21-7394422, Faksimile : 62-21-7246150 Teregistrasi I Tanggal 18 April 2011; Diterima setelah perbaikan tanggal 19 April 2011 Disetujui terbit tanggal: 29 April 2011

SARI Gangguan pasokan minyak mentah dan bahan bakar minyak berakibat parah kepada perekonomian negara yang terkena, bahkan juga kepada situasi yang dapat menimbulkan ketidakstabilan sosial politik. Untuk itu diperlukan cadangan penyangga energi untuk ketahanan energi negara tersebut. Keamanan energi Indonesia sudah dalam situasi rawan terhadap gangguan pasokan, baik dalam hal distribusi bahan bakar minyak di dalam negeri maupun dalam pengadaan impor minyak mentah untuk kilang-kilang di dalam negeri dan impor bahan bakar minyak Undang-undang dan peraturan-peraturan terkait sudah mengamanatkan ketersediaan energi penyangga ataupun cadangan strategis minyak bumi dan penyediaan bahan bakar minyak nasional. Disarankan agar Indonesia membangun simpanan minyak mentah dan bahan bakar minyak, pada tahap awal, sekurangnya untuk 30 hari impor. Tangki-tangki yang tidak terpakai sepenuhnya yang berada di Pertamina maupun di badan usaha kontrak kerja sama serta di depot-depot dan kilang-kilang dapat dimanfaatkan sebagai penyimpan cadangan minyak dan bahan bakar minyak. Kerja sama regional ASEAN harus lebih dikonkretkan, untuk dapat memperkuat keamanan energi para anggotanya, terutama di saat kritis atau kelangkaan pasokan.

I. PENDAHULUAN Gangguan pasokan minyak mentah dan bahan bakar minyak berakibat parah kepada perekonomian negara yang terkena, bahkan juga kepada situasi yang dapat menimbulkan ketidakstabilan sosial politik. Untuk itu diperlukan cadangan penyangga energi untuk ketahanan energi negara tersebut. Di banyak negara, terutama negara pengimpor minyak, pemerintah terkait mewajibkan keberadaan Strategic Petroleum Reserve, yang dipergunakan dalam keadaan kelangkaan ataupun gangguan pasokan minyak mentah maupun bahan bakar minyak. Undang-undang No. 30 Tahun 2007 tentang Energi menyatakan: Cadangan penyangga energi adalah jumlah ketersediaan sumber energi dan energi yang disimpan secara nasional yang diperlukan untuk

memenuhi kebutuhan energi nasional pada kurun tertentu. Sementara itu Undang-undang No. 22 Tahun 2001 tentang Minyak dan Gas Bumi menyatakan kewajiban Pemerintah untuk menyediakan Cadangan Strategis Minyak Bumi. Selanjutnya dalam Peraturan Pemerintah No. 36/2004 tentang Kegiatan Hilir Migas dinyatakan kewajiban Pemerintah untuk penyediaan Cadangan Bahan Bakar Minyak Nasional. Kedua regulasi terakhir ini berkenaan dengan persiapan tanggapan terhadap terjadinya kelangkaan pasokan minyak bumi maupun bahan bakar minyak. Minyak adalah energi yang paling fleksibel dan mudah dalam transportasi dan pemakaian. Pada umumnya cadangan penyangga energi di dunia lebih difokuskan kepada minyak bumi. Karena itu, tanpa 47

CADANGAN STRATEGIS MINYAK


MAIZAR RAHMAN

mengesampingkan pentingnya jenis energi lainnya, tinjauan ini difokuskan kepada Cadangan Strategis Minyak Bumi dan Cadangan Bahan Bakar Minyak Nasional. II. KETATNYA PRODUKSI MINYAK DUNIA SEBAGAI FAKTOR KERAWANAN PASOKAN Sampai tahun 2035 dunia diperkirakan akan mengalami pertumbuhan GDP sebesar 3.2% dan lebih terfokus di negara-negara berkembang di Asia. Permintaan minyak dunia juga akan meningkat ratarata 1.1 juta bph (barel per hari) per tahun sehingga dibanding tahun 2010 konsumsi minyak dunia tahun 2030 akan naik sebesar 19 juta bph atau menjadi 105.5 juta bph. Permintaan minyakpun paling cepat di Asia sedangkan di negara-negara maju (OECD) permintaan menurun berkat upaya efisiensi dan diversifikasi energi mereka di samping jumlah konsumsi per kapita mereka sudah sangat besar dibanding negara-negara berkembang. Dalam masa waktu sampai tahun 2030 tersebut pertumbuhan produksi OPEC akan lebih dua kali nonOPEC sehingga pangsa OPEC akan naik dari 40% pada tahun 2010 menjadi 45% pada tahun 2030. Sebagian besar lapangan minyak di negara-negara non-OPEC mengalami penurunan produksi kecuali di Rusia, negara-negara laut Kaspia dan Afrika. Cadangan minyak dunia pun mulai menyusut karena minyak yang ditemukan sejak 20 tahun yang lalu lebih kecil daripada yang diproduksikan (Gambar 1). Di samping itu saat ini dunia merasa was-was akan kemampuan produksi dunia untuk memenuhi permintaan sehingga ke depan diantisipasi terjadinya situasi pasokan yang ketat dan dapat menjadi faktor kelangkaan pasokan. Kita menyaksikan sekarang negara-negara pengimpor minyak berlomba mendekati negara-negara penghasil minyak untuk mengamankan pasokan jangka panjang kebutuhan minyak mereka. Lebih dari 70 % pasokan minyak untuk Asia Timur berasal dari Timur Tengah (Gambar 2) sehingga terjadi ketergantungan besar terhadap satu wilayah sumber yang juga rawan secara politik. Ini juga merupakan suatu kerawanan impor minyak mentah Indonesia terhadap kemungkinan hambatan pasokan.

48

VOL. 44. NO. 1, APRIL 2010: 47 - 53

III. GANGGUAN PASOKAN MINYAK DUNIA Gangguan pasokan minyak yang menonjol terjadi beberapa kali di Timur Tengah, sekali di Venezuela dan di Nigeria, semuanya disebabkan faktor geopolitik, yang kadang-kadang terjadi bersamaan (Venezuela dan Nigeria) dan faktor cuaca (Badai Katrina dan Rita di Amerika, September 2005), maupun karena kerusakan instalasi produksi atau transportasi minyak (pipa minyak Alaska dan Norwegia, NovemberDesember 2010). Kekurangan pasokan minyak berkisar antara 1.5-5.6 juta bph (Gambar 3). Pemanfaatan stok penyangga pernah dilakukan dua kali, yaitu waktu Perang Teluk tahun 1991 dan Badai Teluk Meksiko th 2005. Gangguan pasokan masih mungkin terjadi karena berbagai faktor berikut: - Ketegangan geopolitik dan ancaman terroris masih tinggi di negara-negara penghasil minyak. - Bencana alam yang dapat memutus jalur pasokan masih mungkin terjadi. - Kapasitas produksi dunia, baik minyak mentah maupun bahan bakar minyak masih sangat ketat sehingga dapat terjadi ketidakmampuan memenuhi permintaan. - Sumber minyak terlokasi hanya di beberapa negara dan investor tidak dapat masuk karena batasan dari undang-undang dari negara terkait. Dapat terjadi tidak selarasnya peningkatan kapasitas dengan peningkatan permintaan minyak dunia yang berarti gangguan kelancaran pasokan. Tabel 1 Pertumbuhan Permintaan Minyak Asia Tercepat di Dunia, Juta barel/hari Pertum buhan Perm intaan Minyak Asia Tercepat di Dunia, Juta barel/hari Area \ Tahun

2010

2020

2030

Negara-negara OECD

46.1

44.7

43.1

Negara-negara Berkem bang

35.7

46.3

56.8

- As ia

19.0

26.2

34.0

- Luar As ia

16.7

19.9

22.8

4.8

5.2

5.6

86.5

96.2

105.5

Negara-negara Trans is i (Rus ia dan lain-lain) Dunia


-


Untuk wilayah Asia Timur, 12 juta bph minyak diangkut dari Timur Tengah melalui Selat Malaka dan meliwati celah sempit di selatan Singapura yang lebarnya hanya 3 kilometer. Selat tersebut dilalui 60 ribu kapal per tahun yang membuatnya menjadi titik lewat yang kritis. Makin meningkatnya impor minyak dan perdagangan akan makin meningkatkan kerawanan lalu lintas yang dapat mengganggu pasokan minyak ke arah Asia Timur.

IV. PENGELOLAAN CADANGAN STRATEGIS PETROLEUM DI NEGARA-NEGARA LAIN Cadangan strategis petroleum terdapat di negaranegara yang tergabung dalam OECD beranggotakan 28 negara. 20 dari anggota sudah memiliki cadangan strategis dan memiliki sebesar 4.1 miliar barel yang mampu memenuhi 150 hari impor (Gambar 4). Gangguan pasokan terbesar yang pernah terjadi mencapai sekitar 5 juta bph sehingga CPE mereka dapat memenuhi hampir setahun kekurangan. Kebijakan cadangan strategis mereka dikoordinasikan oleh IEA. Negara-negara tersebut menjamin kewajiban melalui stok yang dimiliki pemerintah dan kewajiban industri untuk mempertahankan stok minimum. Stok yang dimiliki pemerintah sebesar 1.5 miliar barel sedangkan industri 2.6 miliar barel yang terdiri dari stok komersial dan stok wajib. Kewajiban stok dikenakan berdasarkan status impor, karena itu anggota OECD yang berstatus pengekspor murni seperti Kanada, Denmark dan Norwegia tidak diwajibkan memiliki stok wajib. Rata-rata di seluruh anggota IEA, stok total terdiri atas 59% minyak mentah dan 41% BBM yang bervariasi antar-negara. Pengisian kewajiban stok oleh industri dapat dilakukan sendiri atau melalui perusahaan penyedia jasa untuk itu baik yang berada di negara sendiri maupun yang berada di negara tetangga. Ketidakpatuhan dikenai sanksi denda atau hukuman badan. Langkah-langkah dan mekanisme tanggap dalam situasi gangguan pasokan dapat berupa pelepasan stok, mengurangi permintaan, pemindahan ke bahan bakar lain dan peningkatan produksi (Gambar 5). Pembiayaan dari cadangan strategis petroleum di negara-negara anggota IEA dapat merupakan

Gambar 1 Cadangan Baru Minyak Dunia Makin Sulit Ditemukan

Gambar 2 Asia Timur Sangat Tergantung Minyak Timur Tengah

Gambar 3 Major World Oil Supply Disruptions

49



beban anggaran pemerintah atau dibebankan kepada publik melalui biaya BBM. V. FAKTOR- FAKTOR KERAWANAN PASOKAN MINYAK INDONESIA Faktor-faktor kerawanan pasokan minyak Indonesia adalah gangguan terhadap impor dan gangguan distribusi domestik. Produksi minyak Indonesia sejak 10 tahun terakhir turun sebesar 35 % dari 1.33 juta bph menjadi 0.88 juta bph sedangkan konsumsi saat ini sudah mencapai 1.2 juta bph. Demikian juga rasio cadangan minyak minyak terbukti yang dapat diproduksikan tinggal untuk 12 tahun. Kenyataan ini menunjukkan bahwa Indonesia sedang menuju atau 'sudah' berstatus pengimpor murni. Saat ini Indonesia mengimpor 400 ribu bph minyak mentah, mengekspor 400 ribu bph, dan mengimpor 340 ribu bph bahan bakar minyak. Dengan demikian Indonesia akan dapat terkena risiko gangguan pasokan dari impor. Konsumsi Indonesia akan terus meningkat sejalan dengan pertumbuhan ekonomi sehingga Indonesia juga harus mengamankan sumber-sumber impor minyak untuk jangka panjang. Karena harus melayani wilayah kepulauan maka mata rantai distribusi bahan bakar minyak di Indonesia cukup panjang dan rumit yang menuntut tersedianya kemampuan prima fasilitas transportasi dan fasilitas distribusi lainnya (Gambar 6). Kelangkaan sering terjadi di berbagai tempat karena terlambatnya pasokan dan tipisnya persediaan simpanan bahan bakar minyak. Gangguan pasokan ke wilayah-wilayah konsumen terjadi akibat gangguan yang disebabkan oleh faktor fasilitas distribusi, faktor alam dan faktor-faktor lainnya sehingga cadangan penyangga juga harus tersebar di dekat lokasi konsumen. VI. PENYIMPANAN MINYAK MENTAH DI INDONESIA Minyak mentah di Indonesia disimpan di tangki simpan perusahaan-perusahaan minyak hulu dan kilang-kilang Pertamina. Tingkat pemakaian tangkitangki Pertamina bidang Hulu yang tersebar di berbagai wilayah operasi dan berkapasitas seluruhnya 3,6 juta barel hanya sekitar 25 % sehingga masih memberikan ruang untuk dipakai untuk cadangan strategis. Juga terdapat potensi pada tangki-tangki simpan yang dioperasikan perusahaan-perusahaan kontrak bagi hasil lainnya. 50

Gambar 4 Stok Minyak Negara-Negara Anggota IEA

Gambar 5 Sistem Tanggap Darurat IEA

Pemakaian tangki-tangki minyak mentah Pertamina Pengolahan dilaporkan sudah maksimum sehingga tidak terdapat lagi ruang untuk cadangan strategis minyak bumi pemerintah. VII. PENYIMPANAN DAN DISTRIBUSI BAHAN BAKAR MINYAK DI INDONESIA 58% dari bahan bakar minyak dikonsumsi di Pulau Jawa-Bali, 24 % di Pulau Sumatra, 10% di Kalimantan, 6% di Sulawesi dan 2 % di Papua (Gambar 7). Kilang-kilang Pertamina tersebar di 6 lokasi ( dua di Sumatera, dua di Jawa, satu di Kalimantan Timur dan satu di Papua) dengan kapasitas total 1,046 juta bph.



Bahan bakar minyak di Indonesia dewasa ini disimpan di tangki simpan kilang-kilang minyak dan depot-depot Pertamina. Dengan adanya liberalisasi migas hilir swasta juga sudah mulai membangun tangki-tangki simpannya sendiri. Tangki-tangki bahan bakar minyak di kilang-kilang Pertamina, di depot-depot Pertamina, di Perkapalan berkapasitas total sekitar 8 juta kiloliter atau 60 juta barel yang tingkat pengisiannya bervariasi dari satu wilayah ke wilayah lain, namun secara nasional baru termanfaatkan sekitar 50 % sehingga berpeluang untuk dipakai sebagai penyimpanan cadangan bahan bakar minyak nasional. IX. KERJA SAMA REGIONAL KETAHANAN CADANGAN MINYAK MENTAH DAN BAHAN BAKAR MINYAK.

Gambar 6 Pola Pasokan dan Distribusi Bahan Bakar Sangat Rumit

ASEAN merupakan kawasan net-negatif dalam pasokan-permintaan minyak di mana dari permintaan 4.3 juta bph, 2.8 juta bph diproduksi sendiri dan 1.5 juta bph diimpor. Tahun 2010 net impor diperkirakan akan naik menjadi 2,9 juta bph. Pada tahun 2015 diperkirakan semua negara ASEAN akan menjadi importir minyak. Mengingat besarnya ketergantungan impor negara-negara ASEAN maka dirasakan bersama perlunya kemampuan menjawab situasi darurat energi dengan jaminan ketersediaan minyak mentah dan bahan bakar minyak. Tahun 1986 ASEAN menerbitkan kesepakatan regional yang dikenal sebagai 1986 ASEAN Petroleum Security Agreement (1986 APSA), yang dirancang untuk mengalokasikan minyak mentah dan bahan bakar minyak di antara anggota bilamana dalam keadaan gangguan pasokan ataupun kelebihan pasokan. Pada waktu the 14th ASEAN Summit in Thailand 1 Maret 2009 telah diperbaharui APSA and its Annex on Coordinated Emergency Response Measures (CERM). Kesepakatan APSA yang baru ini meletakkan berbagai opsi untuk memperkuat keamanan energi anggota-anggota ASEAN, secara bersama atau sendiri-sendiri. Mekanisme CERM dirancang untuk memfasilitasi aktivasi/deaktivasi tindakan-tindakan darurat untuk membantu anggotaanggota ASEAN yang berada dalam kesulitan dan merintis kerja sama yang erat antara Anggota-anggota ASEAN dengan industri perminyakan.

Gambar 7 Konsumsi Bahan Bakar Minyak

Gambar 8 Seluruh Negara Asean akan Menjadi Importir Mulai 2015

51



Mengingat Indonesia merupakan konsumen minyak terbesar dengan kondisi geografi yang rumit (Gambar 9) maka kesiagaan dalam cadangan penyangga minyak akan jauh lebih prioritas dibanding negara-negara ASEAN lainnya. X. STRATEGI CADANGAN STRATEGIS MINYAK BUMI DAN CADANGAN BAHAN BAKAR MINYAK NASIONAL DI INDONESIA A. Strategi Cadangan strategis minyak bumi di Indonesia ditujukan untuk mengatasi kelangkaan pasokan minyak mentah pada kondisi darurat yang menyebabkan terganggunya pasokan minyak mentah yang reguler baik dari dalam negeri maupun impor. Cadangan bahan bakar minyak nasional ditujukan untuk mengatasi kelangkaan pasokan bahan bakar minyak pada kondisi darurat yang menyebabkan terganggunya pasokan bahan bakar minyak yang reguler baik dari kilang-kilang dalam negeri maupun impor. Indonesia juga memiliki kondisi yang paling rumit karena wilayahnya berupa kepulauan yang jarak antara masing-masingnya sangat jauh. Kapasitas cadangan strategis minyak bumi diusulkan dapat mengisi 30 hari impor bersih berdasarkan waktu angkut minyak impor. Cadangan bahan bakar minyak nasional terdiri atas cadangan bahan bakar minyak di wilayah-wilayah konsumsi, Bersama-sama dengan cadangan bahan bakar minyak komersial cadangan bahan bakar nasional harus dapat mengisi minimal 30-60 hari konsumsi menurut lokasi. Kontrak bagi hasil eksplorasi dan produksi sebaiknya diarahkan untuk dapat mengalokasikan seluruh atau sebagian produksi minyak untuk mengatasi keadaan darurat kelangkaan minyak mentah dalam negeri. Pada situasi kritis, pemakaian cadangan harus sehemat mungkin dengan juga menggunakan caracara lain yang dapat mengurangi pemakaian minyak seperti pengurangan pemakaian minyak dengan cara penjatahan, pemindahan ke bahan bakar lain, peningkatan produksi minyak dalam negeri. Prioritasi harus diberikan kepada pemakai minyak yang menyangkut kepentingan publik dan kegiatan ekonomi yang vital. 52

Gambar 9 Infrastuktur Minyak Asean

Lokasi cadangan strategis minyak bumi sebaiknya di dekat kilang-kilang minyak dan lokasi cadangan bahan bakar minyak nasional berada di dekat konsumen. Pada tahap awal dapat dimanfaatkan kapasitas tak terpakai (idle) tangki-tangki simpan yang sudah ada di berbagai perusahaan minyak hulu dan hilir. Pembangunan tangki simpan yang baru dilakukan setelah pemanfaatan optimal kapasitas yang sudah ada. Penanganannya dapat melalui suatu Badan yang dibentuk itu atau bekerja sama dengan swasta dengan pendekatan bisnis. Di samping itu badan usaha di bidang produksi minyak mentah maupun di bidang produksi dan distribusi bahan bakar minyak dapat dikenai aturan penyimpanan minimum dari produk mereka, baik atas beban mereka (yang kemudian dikenakan kepada harga produk) maupun atas beban negara. Pembangunan kilang-kilang baru akan dapat meningkatkan kapasitas cadangan minyak mentah dan bahan bakar minyak karena kilang baru dengan kapasitas 300 ribu barel per hari sedikitnya akan memiliki simpanan minyak mentah dan produk untuk satu minggu. Apabila impor bahan bakar minyak saat ini sebesar 400 ribu barel per hari digantikan oleh produksi dua kilang baru maka akan dimiliki tambahan simpanan minyak mentah maupun bahan bakar minyak masing-masing 4 juta barel. Kerja sama regional dalam cadangan strategis tetap harus dikembangkan.

CADANGAN STRATEGIS MINYAK


MAIZAR RAHMAN

B. Dasar Hukum Undang-undang No. 30 tahun 2007 menyatakan kewajiban penyediaan cadangan penyangga energi yang pengaturannya dilakukan oleh Dewan Energi Nasional. Undang-undang No. 22 tahun 2001 tentang Minyak dan Gas Bumi menyatakan tugas Pemerintah untuk menyediakan Cadangan Strategis Minyak Bumi guna mendukung penyediaan Bahan Bakar Minyak dalam negeri. Cadangan Strategis Minyak Bumi dipakai pada saat terganggunya pasokan Minyak Bumi guna mendukung penyediaan Bahan Bakar Minyak dalam negeri. Dalam Peraturan Pemerintah No. 36/2004 tentang Kegiatan Usaha Hilir Migas dijelaskan pengaturan tentang Cadangan Bahan Bakar Minyak Nasional. Cadangan ini hanya dipergunakan pada saat terjadinya Kelangkaan Bahan Bakar Minyak. Pemerintah menetapkan jumlah dan jenis bahan bakar sedangkan pengaturan dan pengawasan dilaksanakan oleh Badan Pengatur. Di sini dapat dilihat bahwa aturan-aturan Cadangan Strategis Minyak Bumi dan Cadangan Bahan Bakar Minyak Nasional merupakan suatu rangkaian pengaturan yang saling terkait dalam tujuannya. Dasar hukum yang sudah ada ini sudah mencakup hal-hal pokok dan akan merupakan landasan dalam penyusunan aturan yang lebih operasional. XI. KESIMPULAN PENUTUP Keamanan energi Indonesia sudah dalam situasi rawan terhadap gangguan pasokan, baik dalam hal distribusi bahan bakar minyak di dalam negeri maupun dalam pengadaan impor minyak mentah untuk kilangkilang di dalam negeri dan impor bahan bakar minyak.

VOL. 44. NO. 1, APRIL 2010: 47 - 53

Undang-undang dan peraturan-peraturan terkait sudah mengamanatkan ketersediaan energi penyangga ataupun cadangan strategis minyak bumi dan penyediaan bahan bakar minyak nasional. Disarankan agar Indonesia membangun simpanan minyak mentah dan bahan bakar minyak, pada tahap awal, sekurangnya untuk 30 hari impor. Tangki-tangki yang tidak terpakai sepenuhnya yang berada di Pertamina maupun di badan usaha kontrak kerja sama serta di depot-depot dan kilangkilang dapat dimanfaatkan sebagai penyimpan awal cadangan minyak dan bahan bakar minyak. Kerja sama regional ASEAN harus didayagunakan untuk memperkuat keamanan energi para anggotanya, terutama di saat kritis atau kelangkaan pasokan. KEPUSTAKAAN 1. World Oil Outlook 2010, OPEC Secretrariat, 2010, Vienna, Austria 2. World Energy Outlook 2010, © OECD/IEA, 2010, International Energy Agency, Paris, France 3. OPEC Annual Statistical Bulletin 2009, OPEC Secretrariat, 2009, Vienna, Austria 4. Oil Supply Security, Emergency Response of IEA Countries 2007, © OECD/IEA, 2010, International Energy Agency, Paris, France 5. Pertamina 6. http://www.asean.org/4948.htm 7. Undang-undang No. 30 Tahun 2007 tentang Energi 8. Undang-undang No. 22 Tahun 2001 tentang Minyak dan Gas Bumi 9. Peraturan Pemerintah No. 36/2004 tentang Kegiatan Hilir Migas.

53

EVALUASI METODE ESTIMASI VISKOSITAS SETYO WIDODO, NELSON SAKSONO DAN SUBIYANTO


Evaluasi Metode Estimasi Viskositas Kinematik Campuran Biner Base Oil dan Aditif Viscosity Modifiers (VMs) Oleh: Setyo Widodo1, Nelson Saksono2dan Subiyanto3 Pengkaji Teknologi1), Peneliti Utama3) pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS” Departemen Teknik Kimia2)-Universitas Indonesia Jl. Ciledug Raya Kav. 109, Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan 12230, Indonesia Tromol Pos : 6022/KBYB-Jakarta 12120, Telepon : 62-21-7394422, Faksimile : 62-21-7246150 [email protected] Teregistrasi I Tanggal 11 Februai 2011; Diterima setelah perbaikan tanggal 28 Februari 2011 Disetujui terbit tanggal: 29 April 2011

SARI Penyusunan formula minyak lumas selalu melibatkan pencampuran base oil dan aditif melalui tahapan estimasi dan formulasi skala laboratorium, dilanjutkan dengan produksi skala komersial. Parameter kunci dalam penyusunan formula adalah viskositas kinematik yang nilainya dapat dihitung secara teoretis dan pengujian laboratorium. Beberapa metode estimasi viskositas campuran yang dikenal antara lain persamaan Refutas, metode Wright, dan metode yang dikembangkan dan digunakan dalam American Society for Testing and Material (ASTM D 7152). Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari akurasi ketiga metode tersebut dalam memprediksi viskositas kinematik campuran biner base oil dan aditif. Sampel campuran biner tersusun dari dua jenis base oil mineral produksi PT Pertamina (Persero) dan aditif viscosity modifiers (VMs) produksi Lubrizol yang divariasikan pada kisaran konsentrasi 5-30 % berat. Nilai viskositas kinematik diukur pada temperatur uji 40 dan 100oC menggunakan cannon automatic viscometer series 2000 (CAV 2000) dengan mengacu pada metode uji ASTM D 445. Evaluasi data dilakukan untuk mendapatkan nilai persen average absolute deviation (%AAD) sebagai indikator akurasi hasil estimasi dari setiap metode dibandingkan dengan data empiris. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai %AAD pada 24 data uji dari 12 sampel campuran biner dan temperatur uji 40oC adalah 10,56 %, lebih rendah dibandingkan persamaan Refutas dan metode ASTM, yaitu 41,19 dan 41,25 %. Pada temperatur uji 100oC nilai %AAD metode Wright adalah 15,03 %, lebih rendah daripada persamaan Refutas dan metode ASTM yaitu 39,15 dan 39,43 %. Berdasarkan hasil tersebut, dapat disimpulkan bahwa metode Wright memberikan nilai estimasi yang lebih akurat dibandingkan dengan persamaan Refutas maupun metode ASTM. Katakunci: viskositas kinematik, viscosity modifiers, average absolute deviation. ABSTRACT Lubricating oil formulation always involves mixing of base oil and additives through several steps of estimation and laboratory scale formulation, followed by commercial scale production. Key parameters in the preparation of formula is the kinematic viscosity whose value can be calculated theoretically and by laboratory testing. Several viscosity estimation methods of the mixture, known as Refutas equation, the Wright method, and methods developed and used in the American Society for Testing and Materials (ASTM D 7152). This research was conducted to study the accuracy of these three methods in predicting the kinematic viscosity of base oil and additives binary mixtures. The sample of binary mixtures composed of two types of mineral base oil derived from PT Pertamina (PERSERO),

55

EVALUASI METODE ESTIMASI VISKOSITAS


SETYO WIDODO, NELSON SAKSONO DAN SUBIYANTO

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 55 - 60

dilakukan pada temperatur 40 dan 100oC berdasarkan metode uji ASTM D445 menggunakan alat cannon automatic viscometer series 2000 [12]. Analisis dan evaluasi data dilakukan dengan menghitung penyimpangan hasil estimasi dibandingkan data empiris yang direpresentasikan dalam persen average absolute deviation (%AAD). % AAD

 X   

estimasi

X

 X empiris

empiris

  . 100 % 

(17)

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis dan evaluasi dilakukan terhadap profil nilai viskositas kinematik pada 24 data empiris dari 12 sampel campuran biner base oil – VMs. Akurasi hasil estimasi dihitung dengan membandingkan nilainya terhadap data empiris dan direpresentasikan dalam nilai %AAD.

Gambar 2 Metode pelaksanaan penelitian

A. Viskositas Kinematik Campuran Data viskositas kinematik pada temperatur uji 40 dan 100oC dari 24 sampel menunjukkan nilai yang semakin besar dengan penambahan VMs ke dalam kedua jenis base oil (Gambar 3 dan Gambar 4). Profil kurva nilai viskositas kinematik campuran menunjukkan bahwa penambahan konsentrasi VMs ke dalam base oil (B.1 dan B.2) menyebabkan peningkatan nilai viskositas kinematik secara eksponensial. Fenomena ini terjadi pada nilai viskositas kinematik di kedua temperatur uji (40 dan 100oC). Perbedaan nilai estimasi viskositas kinematik dengan data empiris dari campuran base oil (B.1/ B.2) dengan aditif (VMs) pada temperatur uji 40oC untuk persamaan refutas dan metode ASTM masingmasing berada pada kisaran 8,94-284,28 cSt dan 8,96284,50 cSt, sedangkan metode Wright menunjukkan perbedaan nilai viskositas kinematik pada kisaran 3,1057,86 cSt. Penyimpangan nilai estimasi pada temperature uji 100oC menunjukkan nilai yang lebih kecil pada ketiga metode Refutas, ASTM dan Wright masingmasing 1,69-29,71 cSt; 1,72-29,87 cSt dan 0,78-9,10 cSt.

(a) Campuran B.1-VMs

B. Penyimpangan Nilai Estimasi Perbandingan nilai estimasi viskositas kinematik campuran dengan data empiris dari campuran base oil (B.1/B.2) dengan aditif (VMs) pada temperatur uji 40 dan 100oC dari 24 sampel menunjukkan adanya penyimpangan yang signifikan.

58

(b) Campuran B.2-VMs Gambar 3 Profil Nilai Viskositas Kinematik Campuran pada Temperatur Uji 40oC

EVALUASI METODE ESTIMASI VISKOSITAS


SETYO WIDODO, NELSON SAKSONO DAN SUBIYANTO

Penyimpangan nilai viskositas direpresentasikan oleh persen average absolute deviation (%AAD). Hasil analisis dan evaluasi data menunjukkan bahwa penyimpangan nilai estimasi pada persamaan Refutas, metode ASTM dan metode Wright pada temperatur uji 40oC masing-masing 41,19; 41,25 dan 10,56 %, sedangkan pada temperatur uji 100oC, nilai % AAD dari ketiga metode tersebut masing-masing 39,15; 39,43 dan 15,03 % (Gambar 5 dan Gambar 6). Dari ketiga persamaan yang digunakan dalam estimasi nilai viskositas kinematik campuran, diketahui bahwa hampir semua data uji menunjukkan nilai estimasi yang hampir sama pada persamaan Refutas dan metode ASTM. Namun demikian, kedua metode tersebut menunjukkan penyimpangan nilai yang cukup besar, sedangkan metode Wright dapat memberikan nilai estimasi yang lebih akurat dibandingkan keduanya. Akurasi hasil estimasi yang lebih baik pada

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 55 - 60

metode Wright dipegaruhi oleh penggunaan parameter yang lebih lengkap dalam aplikasinya, yaitu menggunakan data viskositas komponen pada dua kondisi temperatur uji. Hal ini dapat memperkecil kemungkinan penyimpangan nilai estimasi, dibandingkan dengan dua metode lainnya yang hanya menggunakan data viskositas kinematik komponen pada satu kondisi temperatur uji [9-11]. Viskositas kinematik cairan sangat dipengaruhi oleh temperatur sehingga rumusan persamaan estimasi yang melibatkan parameter temperatur akan lebih akurat. V. KESIMPULAN Viskositas kinematik sebagai salah satu parameter kunci dalam tahapan formulasi minyak lumas skala laboratorium memerlukan metode estimasi yang tepat sehingga diperoleh produk yang sesuai dengan spesifikasi yang ditargetkan. Hasil penelitian



(b) Campuran B.2-VMs Gambar 4 Profil Nilai Viskositas Kinematik Campuran pada Temperatur Uji 100oC.

(b) Campuran B.2-VMs Gambar 5 Profil Penyimpangan Nilai Estimasi (%AAD) pada Temperatur Uji 40oC.

59

EVALUASI METODE ESTIMASI VISKOSITAS SETYO WIDODO, NELSON SAKSONO DAN SUBIYANTO



(b) Campuran B.2-VMs

Gambar 6 Profil penyimpangan nilai estimasi (%AAD) pada temperatur uji 100oC.

menunjukkan bahwa nilai %AAD pada 24 data uji dari 12 sampel campuran biner dan temperatur uji 40oC adalah 10,56 %, lebih rendah dibandingkan persamaan Refutas dan metode ASTM, yaitu 41,19 dan 41,25 %. Pada temperatur uji 100oC nilai %AAD metode Wright adalah 15,03 %, lebih rendah daripada persamaan Refutas dan metode ASTM, yaitu 39,15 dan 39,43 %. Berdasarkan hasil tersebut, dapat disimpulkan bahwa metode Wright memberikan nilai estimasi yang lebih akurat dibandingkan dengan persamaan Refutas maupun metode ASTM. Namun demikian, secara keseluruhan, penyimpangan nilai yang masih cukup besar ( > 10%) menyebabkan penyusunan formula minyak lumas harus dilakukan secara iterative untuk menghasilkan formula yang tepat. Pengembangan metode yang lebih akurat dan aplikatif sangat diperlukan untuk mempermudah penyusunan formula dalam skala industri.

KEPUSTAKAAN 1. Fein, R.S. (1992), Liquid Lubricants, (ASTM Handbook Vol.18) Friction, Lube and Wear Test. USA : ASM International. 2. Freeman, P.(1962), Lubricantion and friction, USA : Sir Isaac Pitman & Sons Ltd. 3. O’Connor and Boyd. (1968), Standard Handbook of Lubrication Engineering, New York : McGraw Hill Inc.

60

4. Booser, E.R. (1996), Handbook of Lubricant Theory and Practice of Tribology, (Vol.I), Aplication and Maintenance. Florida. 5. Booser, E.R. (1996), Handbook of Lubricant Theory and Practice of Tribology, (Vol.II), Aplication and Maintenance. Florida. 6. Wartawan, A.L. (1998), Pelumas Otomotif dan Industri, Jakarta : Balai Pustaka. 7. Fuel and Lubricants, (Vol. I, Part 12). (2002). SAE Handbook. 8. Srinivasan, S., et al. (2007), Viscosity Modifier for Lubricant Compositions. USA : US Patents Publication. 9. Wright, W.A., (1946). Prediction of Oil Viscosity Blending. American Chemical Society, Atlantic City Meeting. 10. Maples, R.E. (2000), Petroleum Refinery Process Economics, (2 nd Edition). Oklahoma : Pennwell Books, ISBN 0-87814-779-9. 11. Annual Book of ASTM Standard (Vol. 05.04). (2009). ASTM D 7152-05e1 “Standard Practice for Calculating Viscosity of a Blend Petroleum Product”, USA : ASTM International. 12. Annual Book of ASTM Standard (Vol. 05.01). (2009). ASTM D 445-06, Standard Test Method for Kinematic Viscosity of Transparent and Opaque Liquids (and Calculation of Dynamic Viscosity). USA : ASTM International.

ANALISIS TINGKAT PENGUAPAN


MILDA FIBRIA, CATUR YULIANI R, M. HANIFUDDIN

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 61 - 64

Analisis Tingkat Penguapan pada Minyak Lumas Transmisi Oleh: Milda Fibria1), Catur Yuliani R1), M. Hanifuddin1) Peneliti Pertama1) pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS” Jl. Ciledug Raya Kav. 109, Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan 12230, Indonesia Tromol Pos : 6022/KBYB-Jakarta 12120, Telepon : 62-21-7394422, Faksimile : 62-21-7246150 Teregistrasi I Tanggal 10 Januari 2011; Diterima setelah perbaikan tanggal 04 Maret 2011 Disetujui terbit tanggal: 29 April 2011

SARI Proses transmisi roda gigi memungkinkan terjadinya slip yang mengakibatkan terjadinya pemanasan ekstrem di dalam gearbox. Kondisi ini selain dapat mengoksidasi minyak lumas dengan cepat juga akan menyebabkan penguapan berlebih yang berefek pada berkurangnya pelumasan hingga tidak mampu lagi melumasi dengan baik. Untuk mengetahui kehilangan minyak lumas, maka dilakukan pengujian terhadap beberapa minyak lumas transmisi roda gigi pada laboratorium semi-unjuk kerja minyak lumas. Dengan metode ASTM D 5800, minyak lumas dipanaskan pada suhu 2500C selama satu jam dengan tekanan 2 mbar menggunakan alat uji Noack evaporation tester. Hasilnya adalah pada beberapa minyak lumas roda gigi SAE 90, penguapan yang terjadi cukup besar bahkan mencapai lebih dari 30%. Sehingga pemilihan terhadap base oil dari pelumas haruslah diperhatikan. Kata kunci: Roda gigi, minyak lumas, penguapan. ABSTRACT The gear transmission process may cause skid that results in extreme heat in the gearbox. This condition will causes rapid oxidation and evaporation of lubricating oil in the gearbox. The evaporation reduces the function of the lubricating oil that ultimately makes the oil unable to lubricate properly. The purpose of this study is to find out the loss of the oil due evaporation. The method used refers to ASTM D 5800 using Noack Evaporation Tester on fifteen different kinds of lubricating oils from various brands in semi performance laboratory. The result show that in some gear oils of SAE 90, evaporation occurrs quite largely that it can reach more than 30%. Thus attention should be taken into consideration in selecting oil-based lubricants. Key words: Gear, lube oil, evaporation. I. PENDAHULUAN Minyak lumas secara umum dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok minyak lumas untuk bidang otomotif dan untuk bidang industri. Untuk bidang otomotif terbagi menjadi minyak lumas mesin (engine lubricant) dan minyak lumas bukan mesin (nonengine lubricant). Pelumas mesin diperuntukkan antara lain untuk melumasi cylinder liner, camshaft, cam lobe, crankshaft, valve, dan bagian mesin lainnya. Pelumas bukan mesin diperuntukkan antara

lain pada fluida transmisi baik yang transmisi manual ataupun transmisi otomatis (ATF), power steering, shock absorber, roda gigi diferensial, dan gemuk lumas. Minyak lumas industri antara lain adalah minyak lumas kompresor, minyak lumas turbin, minyak lumas transformator, minyak hidraulik, minyak lumas pengerjaan logam serta minyak lumas industri lainnya. Berbagai minyak lumas tersebut memiliki beberapa kategori bentuk, yaitu padat, semi-padat dan cairan. Minyak lumas transmisi merupakan satu minyak lumas kategori cairan yang banyak beredar dipasaran. 61

ANALISIS TINGKAT PENGUAPAN MILDA FIBRIA, CATUR YULIANI R, M. HANIFUDDIN

Minyak lumas transmisi adalah pelumas cair hasil proses pencampuran minyak lumas dasar yang berasal dari minyak bumi, minyak lumas daur ulang dan bahan lainnya termasuk bahan sintetis ditambah aditif yang dipergunakan untuk tujuan pelumasan transmisi dan gardan otomotif 2). Minyak lumas yang digunakan untuk melumasi komponen transmisi manual di dalam gearbox dapat juga digunakan untuk melumasi gardan otomotif yang komponen utamanya adalah roda gigi diferensial. Baik komponen utama transmisi maupun gardan adalah rangkaian roda gigi, sehingga umum dipakai istilah minyak lumas roda gigi (gear oil). Minyak lumas roda gigi berbeda dari minyak lumas mesin. Sebagian besar orang menganggap minyak lumas roda gigi SAE 90 (viskositas kinematik pada suhu 100oC adalah 13,5 cSt sampai lebih kecil dari 18,5 cSt) lebih kental dibanding minyak lumas mesin SAE 40 (viskositas kinematik pada suhu 100oC adalah 12,5 cSt sampai dengan lebih kecil dari 16,3 cSt) atau SAE 50 (viskositas kinematik pada suhu 100oC adalah 16,3 cSt sampai dengan lebih kecil dari 21,9 cSt). Padahal mereka memiliki viskositas yang hampir sama berdasarkan tabel SAE J 300 untuk pelumas mesin dan tabel SAE J 306 untuk gear oil 9) . Perbedaan yang paling mendasar adalah aditifnya. Baik minyak lumas mesin maupun minyak lumas roda gigi memiliki aditif anti aus. Tetapi minyak lumas roda gigi menahan beban tekanan jauh lebih tinggi, seperti pada gardan otomotif. Tekanan dan gesekan dapat menyeka minyak lumas dari permukaan roda gigi. Roda gigi memiliki kemampuan mentransmisikan daya besar dan putaran yang cepat, serta mampu menaikan dan menurunkan putaran secara kontinu4). Proses transmisi memungkinkan terjadinya slip, yaitu pertemuan yang tidak match antar-gigi yang menyebabkan gesekan pada gigi-gigi tersebut. Akibat gesekan antar-gigi atau slip tadi adalah timbulnya panas berlebih (extreme thermal) di dalam gearbox. Kondisi ini selain dapat mengoksidasi minyak lumas dengan cepat yang ditandai dengan warna hitam dan berbau hangus6), juga akan menyebabkan penguapan berlebih pada minyak lumas. Penguapan pada temperatur tinggi harus diperhatikan untuk menghindari kegagalan pelumasan1). Berkurang minyak lumas akibat penguapan juga menyebabkan borosnya penggunaan minyak lumas hingga jika tidak segera diantisipasi dengan baik maka kekurangan minyak lumas menyebabkan tidak mampu lagi 62


melumasi dengan baik yang berujung pada rusaknya sistem transmisi roda gigi. Temperatur sering digunakan untuk mengukur kebutuhan pelumasan, peningkatan temperatur akan mengurangi umur minyak lumas secara signifikan. Temperatur yang tinggi akan menimbulkan beberapa masalah di antaranya adalah ‘volatility losses’7). Sehingga perlu dilakukan pengujian mengenai penguapan yang terjadi pada beberapa minyak lumas transmisi (gear oil) yang ada dipasaran dengan tingkat kekentalan yang umum digunakan pada transmisi roda gigi yaitu SAE 90 dan SAE 140. II. METODOLOGI Metodologi pengujian terhadap hilangnya minyak lumas akibat penguapan, mengacu pada metode standar ASTM D 5800 menggunakan alat uji Noack evaporation tester (Gambar 1), di mana sampel uji sebanyak 65 gram dipanaskan dengan temperatur 250 οC selama 1 jam dengan tekanan 2 mbar. Kemudian ditimbang untuk mengetahui berat minyak lumas yang berkurang akibat penguapan. Sampel uji berjumlah 15 gear oil dari berbagai merk. Noack Evaporation Tester (VP 250), standar DIN 51581 dan standar European CEC L-40A merupakan blok pemanas dengan daya listrik 1 sampai 2.5 KW dan diatur pada 250oC. Alat tersebut juga dilengkapi dengan temperature controler dan time controller 3). III. HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan data hasil pengujian dapat diketahui bahwa minyak lumas transmisi (gear oil) sangat bervariasi. Tabel 1 menunjukkan bahwa penguapan yang terjadi ada yang sedikit, dan ada yang sangat banyak penguapannya.

Gambar 1 Noack Evaporation Tester



Penguapan yang terjadi pada Tabel 1 minyak lumas dengan tingkat kekentalan Hasil Uji Tingkat Penguapan Minyak Lumas Transmisi SAE 140 sudah cukup baik, terlihat dari Jumlah Penguapan yang Terjadi pada Beberapa Minyak jumlah penguapan yang cenderung Lumas Transmisi (Gear Oil ) sedikit. Hal itu karena minyak lumas dengan SAE 140 memiliki kekentalan Sampel Tingkat Kekentalan Penguapan (%) yang lebih dibandingkan minyak lumas dengan tingkat kekentalan SAE 90 yang Minyak Lumas 1 SAE 90 12.14 memang lebih encer. Besarnya Minyak Lumas 2 SAE 90 5.71 penguapan yang terjadi pada beberapa Minyak Lumas 3 SAE 90 7.95 minyak lumas SAE 90 menandakan Minyak Lumas 4 SAE 140 4.34 bahwa base oil (minyak dasar) yang digunakan berasal dari minyak lumas Minyak Lumas 5 SAE 90 8.41 yang encer. Losses akibat penguapan Minyak Lumas 6 SAE 140 4.63 ini secara normal dipengaruhi oleh Minyak Lumas 7 SAE 90 6.45 kandungan bahan yang bersifat volatil dan semakin bertambah apabila terdapat Minyak Lumas 8 SAE 140 4.68 kandungan bahan yang mudah Minyak Lumas 9 SAE 90 6.92 terengkah secara termal1). Stabilitas Minyak Lumas 10 SAE 140 4.43 gear oil lebih banyak dipengaruhi oleh kandungan minyak mineral dibandingkan Minyak Lumas 11 SAE 140 6.69 dengan aditif8). Secara kimia minyak Minyak Lumas 12 SAE 90 35.32 lumas encer dipengaruhi oleh ikatan Minyak Lumas 13 SAE 90 7.91 karbon yang pendek yang menyebabkan Minyak Lumas 14 SAE 90 23.45 titik didihnya rendah sehingga mudah menguap, sedangkan minyak lumas yang Minyak Lumas 15 SAE 90 26.57 kental dipengaruhi ikatan karbon yang panjang yang menyebabkan titik didih yang tinggi sehingga penguapannya akan lebih kecil lumas, dapat disimpulkan bahwa minyak lumas dibanding minyak lumas yang encer5). transmisi (gear oil) yang beredar di pasaran, memiliki tingkat penguapan yang sangat bervariasi. Sementara Mutu minyak lumas roda gigi industri tertutup SNI tidak menetapkan batas nilai maksimum harus memenuhi persyaratan spesifikasi karakteristik penguapan pada minyak lumas roda gigi, sehingga fisika kimia dan parameter unjuk kerja yang memuat dikhawatirkan minyak lumas gear oil untuk industri batasan nilai minimum dan atau maksimum sesuai yang diproduksi oleh produsen pelumas memiliki dengan tingkat mutu unjuk kerja David Brown tingkat penguapan tinggi penyebab terjadinya oil conS1.53.101, DIN 51517 Part 3, AGMA 9005-D94 sumption berlebih. Oleh karena itu hasil analisis ini (5EP), Cincinnati Machine dan US Steel 224 10). diharapkan dapat menjadi masukan untuk pemerintah Namun sayangnya, SNI tidak mensyaratkan batas dalam menyusun rancangan SNI dalam hal tingkat maksimum penguapan gear oil untuk industri, penguapan pada gear oil untuk industri. sehingga dikhawatirkan minyak lumas gear oil untuk industri yang diproduksi oleh produsen pelumas KEPUSTAKAAN memiliki tingkat penguapan tinggi penyebab terjadinya 1. A.E. Baker, 1983, “Lubricant Properties And oil consumption berlebih yang berimbas pada high Test Methods”, CRC Handbook of Lubrication cost untuk konsumen yang dalam hal ini adalah pelaku Vol.1, Florida. industri. 2. Anton L.Wartawan , 1981, “Dasar-dasar IV. KESIMPULAN Pelumas dan Pelumasan”, Gramedia, Jakarta. 3. ASTM Standards, 2005, “Standard Test Berdasarkan pembahasan terhadap data Methode for Evaporation Loss of Lubricatpengujian pada laboratorium semi-unjuk kerja minyak

63


4.

5.

6.

7.

64

ing Oils by the Noack Method”, ASTM Vol.05.03, USA. Badan Standarisasi Nasional, 2005, “Klasifikasi dan spesifikasi pelumas- bagian 6: Minyak lumas transmisi manual dan gardan”, SNI 067069.6-2005. Caines, A.J. , Robert Haycock, 1996, Automotive Lubricants Reference Book, SAE Inc., USA, 53pp. Fein, Richard S., 1992, Liquid Lubricants, ASM Handbook vol.18 Friction, Lube and Wear Test, ASM International, USA, p:82-87. John W. Swain, Jr., 1983 “Used Oil Reclamation And Environmental Considerations”, CRC Handbook of Lubrication Vol.1, Florida.


8. J.B. Stucker, 1983, “ Rear Axle And Gear Box Lubricants” CRC Handbook of Lubrication Vol.1, Florida. 9. M. Hanifuddin, 2009, “Laporan Penelitian Formulasi Minyak Lumas Roda Gigi Untuk Kendaraan Tugas Berat” PPPTMGB Lemigas, Jakarta. 10. Badan Standarisasi Nasional, 2005, “Klasifikasi dan spesifikasi – Pelumas Bagian 10: Minyak lumas roda gigi industri tertutup” SNI 067069.10-2005.

PEMANFAATAN BAKTERI THIOBACILLUS THIOPARUS SYAFRIZAL DAN DIANURSANTI


Pemanfaatan Bakteri Thiobacillus Thioparus Untuk Mereduksi Kandungan Sulfur dalam Gas Oleh: Syafrizal1) dan Dianursanti2) Peneliti Pertama1) pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS” Dep. Teknik Kimia2), Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Kampus Baru UI, Depok 16424 Jl. Ciledug Raya Kav. 109, Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan 12230, Indonesia Tromol Pos : 6022/KBYB-Jakarta 12120, Telepon : 62-21-7394422, Faksimile : 62-21-7246150 Teregistrasi I Tanggal 12 Januari 2010; Diterima setelah perbaikan tanggal 21 Maret 2011 Disetujui terbit tanggal: 29 April 2011

SARI Salah satu solusi untuk mereduksi kandungan sulfur menggunakan mikroba yang bersifat aerob. Jenis mikroba ini dapat mengoksidasi senyawa sulfur untuk menghasilkan energi. Bakteri sulfur dapat menyimpan dan menggunakan sulfur elemental atau komponen organik sulfur untuk metabolisme selnya. Dalam penelitian ini bakteri pereduksi sulfur yang digunakan adalah Thiobacillus thioparus, sedangkan senyawa sulfur yang digunakan natrium tiosulfat (Na2S203) dengan konsentrasi 200, 400, dan 600 mg/L. Hasil penelitian menunjukkan, tingkat ketahanan bakteri Thiobacillus thioparus terhadap variasi konsentrasi senyawa sulfur secara umum mengalami fase lag pada 12 jam periode inkubasi. Fase eksponensial terjadi pada periode ini, pertumbuhan bakteri yang sangat cepat selama 30 atau 36 jam dan mengalami penurunan populasi pada jam ke-54. Pada tiga perlakuan tersebut semakin tinggi konsentrasi substrat, maka aktivitas bakteri dalam laju reduksi akan semakin besar. Kata kunci : Biofilter, Desulfurisasi, Thiobacillus thioparus. ABSTRACT One of the solutions to remove sulphur content is by using aerobic microbes. This type of microbes can oxidize sulphur compounds to yield energy. Sulphur bacterium can keep and use elemental organic sulphur component for their metabolism of cells. In this research the sulfur reducer bacteria used Thiobacillus thioparus, whereas sulfur compound used sodium thiosulfat, N2S2O3 with concentration of 200, 400, and 600 mg/L. The result of research, shows the endurance level of Thiobacillus thioparus bacteria to various sulphur compound concentration. Generally the phase lag accure at 12 hour incubation period. The exponential phase occurs during this periode, the bacterium grew very quickly during 30 or 36 hours. Finally the bacterium population decreased at 54 hour. Based on the tree treatments, the higher the substrate concentration, the faster the reduction rate. Key word : Biofilter, Desulfurisation, Thiobacillus thioparus. I. PENDAHULUAN Masih cukup tingginya cadangan gas bumi di Indonesia, mendorong peningkatan produksi gas bumi untuk mendukung kebutuhan energi nasional. Namun

demikian, banyak produk gas bumi dengan kualitas yang kurang baik. Hal ini disebabkan tingginya kandungan gas non-hidrokarbon dalam gas bumi. Senyawa non-hidrokarbon yang dapat membuat mutu 65

PEMANFAATAN BAKTERI THIOBACILLUS THIOPARUS


SYAFRIZAL DAN DIANURSANTI

gas bumi menurun, di antaranya berupa kandungan senyawa sulfur. Hidrogen sulfida mempunyai bau seperti telur busuk dan kadang lebih toksik daripada karbon monoksida. Hidrogen sulfida dapat dideteksi pada konsentrasi yang rendah (0,002 mg/L) dan memiliki sifat yang beracun serta mempunyai sifat korosif dan dapat terbakar (Merck, 1983). Reduksi kandungan sulfur dalam gas bumi dapat dilakukan dengan banyak cara. Salah satu cara dengan memanfaatkan bioteknologi, yaitu teknologi yang didukung oleh aktivitas mikroorganisme in situ dan bila perlu dapat ditambah mikroorganisme dari luar (eksogen). Salah satu aplikasi teknologi tersebut dalam bentuk biofilter. Teknologi ini cukup efektif untuk mengolah emisi gas buang dari berbagai industri dengan volume gas yang besar namun mempunyai konsentrasi polutan yang rendah. Beberapa jenis bakteri aerob seperti Thiobacillus, Pseudomonas, Beggiatoa, Thiotrix dapat mengoksidasi senyawa hidrogen sulfida untuk menghasilkan energi. Kelompok bakteri ini termasuk jenis bakteri sulfur (sulfur bacteria). Bakteri sulfur dapat menyimpan dan mempergunakan sulfur elemental atau komponen organik sulfur untuk metabolisme selnya. Berdasarkan hasil beberapa penelitian, bakteri sulfur menunjukkan bahwa jenis Thiobacillus thioparus merupakan spesies kemotropik yang baik (Wahyuni, 2004). Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji proses desulfurisasi oleh bakteri Thiobacillus thioparus. Dalam hal ini untuk mengetahui tingkat ketahanan bakteri Thiobacillus thioparus terhadap variasi konsentrasi senyawa sulfur dan menentukan laju degradasi sulfurnya.

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 65 - 69

Nutrient Agar. Kultur dipindahkan ke media cair Nutrient Broth yang berfungsi sebagai media pertumbuhan bagi Thiobacillus thioparus. Selanjutnya ditumbuhkan dalam media uji yang kaya akan sufur dengan penambahan Na 2 S 2O 3 dan FeSO4.7H2O. Media uji tersebut untuk meningkatkan populasi bakteri Thiobacillus thioparus. Setelah bakteri Thiobacillus thioparus teradaptasi dan tumbuh dengan baik dalam media yang kaya sulfat, selanjutnya bakteri tersebut dimasukkan ke dalam media uji dengan kandungan sulfatnya sangat rendah. Tujuan penanaman bakteri ini untuk menyiapkan kultur bakteri lapar sulfur. Dalam kondisi demikian diharapkan ketika dialirkan senyawa sulfat seperti thiosulfat, bakteri Thiobacillus thioparus mampu melakukan proses reduksi senyawa sulfur secara optimum. Proses reduksi thiosulfat oleh bakteri Thiobacillus thioparus dilakukan pada konsentrasi 200, 400 dan 600 mg/L. Pada penelitian ini, data diambil selama 54 jam dengan rentang waktu setiap tiga jam sekali untuk empat pengamatan pertama, selanjutnya enam jam sekali untuk pengamatan ke-7, 8 dan 9, sedangkan untuk data ke-6 dan ke-10 dilakukan setelah 12 jam. Pengambilan waktu ini didasarkan penelitian sebelumnya (Fierdaus, 2006). Pada fase pertumbuhan optimum bakteri atau log fase terjadi pada hari ke-1 sampai hari ke-2 atau jam ke24 sampai jam ke-48. Fase logaritmik merupakan suatu siklus dari pertumbuhan mikroorganisme, dimana pada fase ini jumlah populasi selnya meningkat pesat seiring dengan bertambahnya waktu (Lay dan Sugyohastowo, 1989). B. Alat

II. METODE PENELITIAN A. Organisme dan kultivasi Bahan - bahan yang digunakan dalam penelitian ini, antara lain bakteri kultur tunggal Thiobacillus thioparus, Nutrient Agar (NA), Nutrient Broth (NB), larutan tiosulfat (Na2S2O3.5H2O) dengan konsentrasi 200, 400 dan 600 mg/L dan medium uji, yang terdiri atas: 1,2 gram KH2PO4, 1,2 gram K2HPO4, 0,4 gram NH4Cl, 0,22 gram MgCl2.6H2O, 1 liter air RO (reverse osmosis) (Cho et al., 1992). Diawali dengan pembiakan kultur bakteri Thiobacillus thioparus dengan media agar miring 66

Gambar 1 Skema Alat

PEMANFAATAN BAKTERI THIOBACILLUS THIOPARUS


SYAFRIZAL DAN DIANURSANTI

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 65 - 69

Keterangan: 1. Kompresor udara 2. Flow Meter 3. Larutan thiosulfat (200, 400 dan 600 mg/L) 4. Trapper (Iodin) 5. Bakteri Thiobacillus Thioparus dalam media uji bersulfur rendah 6. Trapper (Iodin) Percobaan ini dilaksanakan dalam suatu rangkaian alat seperti pada Gambar 1. Sebelum penelitian ini dimulai, dilakukan kalibrasi terhadap konsentrasi larutan thiosulfat yang digunakan. Secara umum perlakuan pada setiap variasi konsentrasi baik 200, 400 dan 600 mg/L kurang lebih sama. Seyawa thiosulfat dari tabung (3) dikontakkan dengan bakteri (5) dalam bentuk uap yang terbawa dalam aliran udara yang berasal dari kompresor (1). Hal ini dilakukan dengan cara melewatkan udara masuk ke dalam larutan tiosulfat. Kecepatan aliran udara dari kompresor diatur melalui flow meter (2). Aliran udara yang keluar dari tabung (3) dibagi dua: satu melalui trapper (4) yang berisi larutan iodin untuk menangkap tiosulfat sebelum berkontak dengan bakteri dan melalui reaktor (5) untuk dikontakkan dengan bakteri. Kadar tiosulfat setelah kontak dengan bakteri ditangkap dengan larutan iodine di dalam trapper (6). Hasil pengukuran kandungan thiosulfat dalam trapper (4) dan (6) menjadi data untuk perhitungan reduksi sulfur.

D. Perhitungan Populasi Bakteri Thiobacillus thioparus Penghitungan populasi bakteri bertujuan untuk mengetahui jumlah bakteri yang terdapat pada media uji. Penghitungan jumlah bakteri dilakukan dengan metode total plate count (TPC) dengan menggunakan persamaan:

 Cell (cfu mL1 )  a .b.c

(2)

di mana:

a = Jumlah rata-rata koloni b = Kebalikan faktor pengenceran c = Volume sampel yang ditanam III. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Proses desulfurisasi senyawa sulfur oleh bakteri Thiobacillus thioparus

C. Penentuan Kandungan Tiosulfat Dilakukan secara titrimetri yaitu dengan menggunakan titrasi iodometri menggunakan larutan iodine 0,25 N dan indikator kanji. Selanjutnya perhitungan tiosulfat dilakukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

S 2O32 (mg / L) 

[( AxB)  (CxB)] x 1,121.105 mL sampel

di mana : A = Volume (mL) larutan iodin yang terpakai B = Normalitas larutan iodin C = Volume (mL) larutan Na2S2O3 terpakai D = Normalitas larutan Na2S2O3

(1)

Gambar 2 Grafik Persen Reduksi Tiosulfat pada Vasiasi Konsentrasi 200, 400, dan 600 mg/L

Pada Gambar 2 dapat dilihat bahwa pada konsentrasi 200 mg/L kurva reduksi tiosulfat lebih rendah dari pada kurva pada konsentrasi 400 mg/L dan 600 mg/L. Pada konsentrasi tiosulfat 200 mg/L perlu waktu 36 jam untuk mencapai grafik puncak dan langsung mengalami penurunan. Sedangkan pada konsentrasi 400 mg/L, waktu yang dibutuhkan untuk mencapai grafik puncak lebih cepat, yaitu 30 jam. Kurva puncak dari konsentrasi 400 mg/L tidak bertahan lama, setelah mencapai titik puncak langsung menurun. Kurva puncak yang relatif stabil terjadi pada perlakuan dengan konsentrasi tiosulfat 600 mg/L yaitu 67

PENGGUNAAN INFRA RED OIL ANALYSER M. HANIFUDDIN, MILDA FIBRIA DAN SHINTA SARI HASTUNINGTYAS


Penggunaan Infra Red Oil Analyser untuk Memantau Kondisi Minyak Lumas Mesin Diesel Oleh: M. Hanifuddin1), Milda Fibria1) dan Shinta Sari Hastuningtyas2) Peneliti Pertama1, Penganalisis Pelumas2 pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS” Jl. Ciledug Raya Kav. 109, Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan 12230, Indonesia Tromol Pos : 6022/KBYB-Jakarta 12120, Telepon : 62-21-7394422, Faksimile : 62-21-7246150 Teregistrasi I Tanggal 18 Januari 2011; Diterima setelah perbaikan tanggal 21 Maret 2011 Disetujui terbit tanggal: 29 April 2011

SARI Pelaksanaan program analisis minyak lumas yang baik akan memberikan petunjuk kondisi minyak lumas selama pemakaian. Analisis ini meliputi karakteristik kandungan aditif, produkproduk oksidasi, dan adanya kontaminan yang terdapat pada minyak lumas. Sampel diperoleh dari minyak lumas hasil formulasi dan minyak lumas produksi Pertamina yang ada di pasaran yang diujicobakan pada kendaraan diesel penumpang. Sampling dilakukan pada jarak tempuh 0 km, 5000 km, 10000 km, dan 15000 km. Kemudian dilakukan analisis menggunakan FTIR Oil Analyser, yang menghasilkan sembilan utama jenis pengukuran inframerah. Berdasarkan hasil uji menggunakan FTIR Oil Analyser, minyak lumas secara garis besar menunjukkan karakteristik yang bagus sampai jarak tempuh 15.000 km. Kata kunci : analisis minyak lumas, FTIR, oil analyser ABSTRACT Implementation of lubricating oil analysis program on will be able to indicate the condition of the oil in use. This analysis includes the characteristics of the content of additives, products of oxidation, and the existence of contaminants contained in the formulation of lubricating oil. Lubricating oil samples are obtained from the formulated oil and by Pertamina’s lubricating oil that is tested on diesel passenger vehicles. Sampling are taken after the oil is used for a distance 0 km, 5000 km, 10000 km, and 15000 km. The analysis is performed using FTIR Oil Analyser, which resulted in nine kinds primer of measurements. Based on test results, both of the formulated lubricating oil and Pertamina’s lubricating oil in general still shows good characteristics until the distance of 15000km. Key words : lubricant analysis, FTIR, oil analyser I. PENDAHULUAN Perkembangan teknologi menghasilkan mesinmesin yang semakin lama semakin kompleks. Sehingga dituntut pula minyak lumas yang semakin beragam jenis dan sifatnya. Kemajuan di bidang pelumasan yang dicapai sampai sekarang tidak terlepas dari kemajuan tiga pihak yang saling terkait. Yaitu pihak pembuat mesin, pihak pembuat pelumas dan pihak pembuat aditif. Sekarang ini banyak dihasilkan minyak lumas yang berkualitas tinggi untuk mengikuti mesin-mesin yang berkekuatan dan beban tinggi, memiliki tekanan besar dan pemanasan tinggi.

Sangat alamiah jika selama pemakaian pelumas mengalami penurunan kualitas akibat fungsi dari minyak lumas itu sendiri3). Penurunan kualitas tersebut terjadi karena penguapan, oksidasi, dan material pengotor 3). Penguapan terjadi akibat korabolasi antara gesekan, tekanan dan temperatur operasi peralatan yang tinggi. Material pengotor berupa pasir, air, bahan bakar, dan lain-lain. Penyebab paling dominan penurunan kualitas minyak lumas dari segi kimiawi adalah oksidasi1). Oksidasi ini bisa disebabkan reaksi minyak lumas dengan gas hasil pembakaran pada temperatur yang cukup. Reaksi oksidasi ini akan menyebabkan terbentuk lumpur, varnish, dan 71



senyawa yang bersifat asam. Oleh karena itu kondisi (memiliki resolusi yang tinggi). Keuntungan yang lain minyak lumas harus dimonitor secara rutin. dari metode ini adalah dapat digunakan untuk mengidentifikasi sampel dalam berbagai fase (gas, Penggunaan kendaraan yang semakin pesat padat atau cair). Kesulitan-kesulitan yang ditemukan dengan kondisi mesin yang juga dipengaruhi minyak dalam identifikasi dengan spektroskopi FTIR dapat lumas yang dipakai sangat dipengaruhi oleh lama ditunjang dengan data yang diperoleh dengan operasi, jarak tempuh, atau periode waktu tertentu. menggunakan metode spektroskopi yang lain5). Sehingga monitoring melalui analisis minyak lumas yang baik akan memberikan petunjuk kondisi minyak Dengan metode spektroskopi ini diharapkan dapat lumas selama pemakaian. Karakteristik yang dimonitor diketahui ketahanan minyak lumas pada saat berbeda-beda tergantung jenis dan aplikasi dari pemakaian pada kendaraan sehingga dapat perkirakan minyak lumasnya. Karakteristik fisika/kimia yang drain intervalnya. Penetapan waktu penggantian dipantau antara lain kekentalan, metal keausan, minyak lumas secara cermat dengan didasarkan pada partikel pengotor, angka asam total, angka basa total, data teknis hasil analisis laboratorium, dapat kelembapan, jelaga, nitration, sulfation, glycol conmemberikan manfaat antara lain mengurangi downtamination, oksidasi, penurunan aditif, fuel dilution, time tidak terjadwal, meningkatkan ketahanan dan lain-lain4) . peralatan, membantu mengorganisasikan jadwal perawatan yang efektif, memperpanjang usia pakai Metode yang digunakan dalam penelitian ini mesin, mengoptimalkan drain interval minyak lumas, adalah metode spektroskopi. Spektroskopi yang menurunkan biaya perawatan peralatan dan pada sangat populer digunakan adalah metode spektroskopi akhirnya akan menguntungkan secara ekonomi. FTIR (Fourier Transform Infrared), yaitu metode spektroskopi inframerah modern yang dilengkapi dengan teknik transformasi Fourier untuk deteksi dan analisis hasil spektrumnya. Ada tiga komponen dasar dalam spektrometer ini yaitu sumber radiasi, interferometer dan detektor. Dalam hal ini metode spektroskopi yang digunakan adalah metode spektroskopi absorbsi, yaitu metode spektroskopi yang didasarkan atas perbedaan penyerapan radiasi inframerah oleh molekul suatu materi. Absorbsi inframerah oleh suatu materi dapat terjadi jika dipenuhi dua syarat, yakni kesesuaian Gambar 1 antara frekuensi radiasi inframerah dengan frekuensi Grafik Total Penjualan Mobil, Ritel vs Wholevibrasional molekul sampel dan perubahan momen sales dari Januari - Oktober 2010 di Indonesia Sumber : http://otomotif.kompas.com dipol selama bervibrasi 2). Spektroskopi FTIR merupakan salah satu teknik analitik yang baik dalam proses identifikasi struktur molekul suatu senyawa. Komponen Tabel 1 Batas Peringatan Kontaminasi utama spektroskopi FTIR adalah interferometer Michelson yang mempunyai Pengujian Batas Peringatan fungsi menguraikan (mendispersi) radiasi inframerah menjadi komponen-komponen Coolant Tidak boleh ada frekuensi. Peng-gunaan interferometer Air Lebih besar dari 0,1 % Michelson tersebut memberikan Fuel Dilution Lebih besar dari 5 % keunggulan metode FTIR dibandingkan Insoluble 0,5 % atau lebih metode spektroskopi inframerah Total Acid Number, mgKOH/g Lebih dari 5 konvensional maupun metode spektroskopi yang lain. Di antaranya TBN, mgKOH/g Lebih rendah dari 3 sampai 4 adalah informasi struktur molekul dapat Sumber : Petro Canada Handbook halaman : 45 diperoleh secara tepat dan akurat 72

PENGGUNAAN INFRA RED OIL ANALYSER


M. HANIFUDDIN, MILDA FIBRIA DAN SHINTA SARI HASTUNINGTYAS

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 71 - 78

II. METODOLOGI

menurunkan unjuk kerjanya, terutama berhubungan dengan peningkatan viskositasnya9.

Sampel dalam penelitian ini adalah minyak lumas yang diperoleh dari hasil formulasi dan minyak lumas Pertamina yang ada di pasaran, kemudian dilakukan uji jalan pada kendaraan diesel sampai 15000 km. Analisis pada minyak lumas bekasnya dilakukan pada setiap jarak tempuh 5000 km. Spesifikasi kendaraan uji yang digunakan dalam penelitian ini disajikan dalam Tabel 2.

B. Water Petroleum Lube Dapat diaplikasikan untuk memantau degradasi polyol ester pada minyak lumas turbin sintetik. Pada minyak lumas mineral-base (crankcase oil) yang mengandung banyak deterjen dan dispersan digunakan untuk memonitor kontaminasi air6). Batas normal dan abnormal untuk crankcase oil 50 unit ~ 1000 ppm air, tanda peringatan muncul pada 65 unit ~ 2000 ppm6). Hasil pengukuran sampel antara 12 -16 unit, artinya nilainya normal dan stabil, sehingga disimpulkan tidak ada kontaminasi air. Air pada

III.HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil pengujian menggunakan FTIR Oil Analyser menghasilkan sembilan utama jenis pengukuran inframerah yang mewakili masing-masing karakteristik minyak lumas berdasarkan panjang gelombangnya. Analisis ini bersifat umum dan tidak bisa digunakan dengan tepat untuk menganalisis semua jenis pelumas. Beberapa hasil analisis yang berhubungan dengan minyak lumas mesin diesel sebagai obyek Jenis Mesin penelitian, tersaji dalam Tabel 3 dan Tabel 4.

Tabel 2 Spesifikasi Kendaraan Uji 4JA1

A. Antioxidant reading

Tipe mesin

4 Langkah, 16 katup, In-Line Overhead Valve, Water Cooled

Dapat diaplikasikan untuk mengukur dan memantau senyawa antioksidan hindered phenolic pada minyak lumas mineral-base (kebanyakan crankcase oil). Batas normal dan abnormal untuk level antioksidan yang terpantau hanya pada mineral-base crankcase oil dan minyak lumas roda gigi. Batas alarm tidak ditentukan6.

Rasio Kompresi

18,4:1

Isi Silinder

2499 cc

Torsi maks

152 Nm / 2000 rpm

Daya maksimum

59,1 ps / 3000 rpm

Sistem bahan bakar

Direct Injection

Pengukuran ini jarang dilakukan secara rutin pada sampel crankcase oil karena produsen minyak lumas menggunakan senyawa antioksidan yang berbeda-beda berdasarkan base oil dan aditif yang dimiliki6. Dari hasil pengukuran sampel minyak lumas stabil menunjukkan nilai satu, Hal ini mengindikasikan terdapat antioksidan pada sampel minyak lumas. Nilai yang ditunjukkan pada hasil uji tidak mengindikasikan kualitas yang sebenarnya dari unjuk kerja senyawa antioksidan tersebut. Performa antioksidan tergantung dari jenis antioksidan dan jumlah unsaturated base oil yang digunakan 9. Reaksi oksidasi terjadi pada saat minyak lumas mengalami pemanasan dan bereaksi dengan oksigen di atmosfer sehingga akan

Bahan bakar

Diesel fuel (ASTM D975 No.2-D)

Diameter X Langkah

93.0 mm X 92.0 mm

Tabel 3 Analisa Karakteristik Fisika/Kimia Menggunakan FTIR Oil Analyser (New Oil) No.

Jenis Pengujian

ML-1

ML-2

1.

Antioxidant Reading

1

1

2.

Water Petroleum Lube

14

12

3.

Soot Value

0

0

4.

Oxidation By-Product

11

13

5.

Nitration By-Product

5

6

6.

Antiwear Reading

18

19

7.

Diesel/JP8 Dilution

224

224

8.

Sulfate By-Product

17

18

9.

Ethylene Glycol ( Antifreeze)

0

0

73

PENGGUNAAN INFRA RED OIL ANALYSER


M. HANIFUDDIN, MILDA FIBRIA DAN SHINTA SARI HASTUNINGTYAS

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 71 - 78

Tabel 4 Analisis Karakteristik Fisika/Kimia Menggunakan FTIR Oil Analyser (Used Oil)

ML-1 No.

Jenis Pengujian

IP-1 (km)

IP-2 (km)

IP-3 (km)

IP-1 (km)

IP-2 (km)

IP-3 (km)

5000

10000

15000

5000

10000

15000

1.

Antioxidant Reading

1

1

1

1

1

1

2.

Water Petroleum Lube

12

14

16

13

15

16

3.

Soot Value

10

34

70

12

30

68

4.

Oxidation By-Product

14

16

18

14

15

17

5.

Nitration By-Product

6

8

9

6

8

8

6.

Antiwear Reading

20

19

20

19

20

20

7.

Diesel/JP8 Dilution

231

219

226

219

224

220

8.

Sulfate By-Product

20

22

26

21

23

24

9.

Ethylene Glycol (Antifreeze)

0

0

0

0

0

0

minyak lumas antara lain berasal dari uap air yang terkondensasi atau hasil pembakaran1). Air dapat menyebabkan emulsi pada minyak lumas, mempercepat terjadinya senyawa asam, dan menurunkan fungsi pelumasan 1) . Air juga mempercepat proses oksidasi, menyebabkan pembentukan endapan lumpur, dapat memisahkan aditif dengan base oil-nya, menyebabkan karat dan korosi, sehingga harus dibatasi kandungannya10). C. Soot value Karakteristik ini untuk memantau beban soot (jelaga) pada minyak lumas mesin diesel. Batasan nilainya adalah6) : - Lebih kecil dari 20 untuk mesin diesel (tipikal). Nilai normal akan jauh lebih kecil untuk mesin bensin dan mesin berbahan bakar gas alam, - 42 dipertimbangkan sebagai nilai batas. - 50 dipertimbangkan sebagai berlebih. - 72 dipertimbangkan sebagai berat. - 153 dipertimbangkan sangat berat. Soot value meningkat seiring dengan jarak tempuh. Jelaga yang ada berasal dari sisa bahan bakar yang tidak terbakar akibat adanya pembakaran tidak 74

ML-1

sempurna. Pada jarak tempuh 15.000 km hasil pengujian menunjukkan nilai 68 dan70 yang berarti mendekati kategori berat (nilai 72). Jelaga yang dihasilkan oleh proses pembakaran akan dibersihkan oleh aditif deterjen sehingga akan menjaga mesin selalu bersih dari kotoran. Kotoran ini kemudian didispersikan ke dalam minyak lumas oleh aditif dispersan. Konsentrasi jelaga yang tinggi bisa menyebabkan terbentuknya sludge yang tinggi yang dapat menyebabkan abrasive wear, filter pelumas tersumbat, dan viskositas akan semakin tinggi. Hal ini juga mengindikasikan level oksidasi yang tinggi dari minyak lumas. D. Oxidation by-product Karakteristik ini dapat diaplikasikan untuk memonitor terjadinya produk oksidasi pada minyak lumas berbasis mineral dan minyak lumas hidraulik. dalam semua sistem pelumas, senyawa organik terkena suhu tinggi dan tekanan tinggi dengan adanya oksigen sebagian akan teroksidasi (bereaksi secara kimia dengan oksigen). Selama proses pembakaran dihasilkan berbagai oleh produk seperti keton, ester, aldehida distribusi, karbonat dan asam karboksilat. Komposisi dan distribusi produk-produk ini sangat kompleks.


Batas normal dan abnormal adalah 6 s/d 12 unit untuk minyak lumas mesin diesel (tipikal) dengan peringatan kemungkinan timbulnya oksidasi berlebih pada nilai 18 dan lebih 6). Batasan ini dipakai berdasarkan sejumlah besar bermacam-macam jenis minyak lumas mesin diesel putaran tinggi. Jumlah produk oksidasi tergantung jumlah oksidasi tipikal pada sistem tersebut dan seberapa besar kemampuan minyak lumas menetralkan produk oksidasi tersebut, yang berhubungan dengan nilai Total Base Number (TBN) minyak lumas6). Produk oksidasi meningkat seiring dengan jarak tempuh (gambar 3). Pada titik 15.000 km hasil pengujian menunjukkan nilai mendekati kategori berlebih (nilai 18). Hal ini sebanding dengan hasil uji soot value yang mengindikasikan level oksidasi yang tinggi. Pada semua sistem pelumas, jika senyawa organik terkena suhu dan tekanan tinggi dan dengan adanya oksigen akan menyebabkan sebagian akan teroksidasi (bereaksi secara kimia dengan oksigen). Bermacam-macam produk dihasilkan selama proses pembakaran seperti keton, ester, aldehida, karbonat dan asam karboksilat dengan komposisi yang kompleks. Beberapa dari senyawa ini dilarutkan oleh minyak lumas atau tetap sebagai suspensi, tergantung aditif dispersan dalam minyak lumas tersebut. Asamkarboksilat berkontribusi terhadap keasaman minyak lumas mesin dan menurunkan nilai TBN sebagai penetralnya. Efek jangka panjang dari terus meningkatnya produk oksidasi, akan menyebabkan minyak lumas bersifat korosif dan terjadi peningkatan viskositas yang signifikan. E. Nitration By-Product Karakteristik ini dapat diaplikasikan untuk memonitor terjadinya produk nitrasi pada minyak lumas berbasis mineral dan minyak lumas hidraulik6). Batas normal dan abnormal adalah 3 s.d. 8 unit untuk minyak lumas mesin diesel (tipikal), dengan


Gambar 2 Karakteristik Soot Value

Gambar 3 Karakteristik Oxydation by-Product

peringatan kemungkinan timbulnya oksidasi berlebih pada nilai 14 dan lebih6). Nitrogen bereaksi dengan oksigen pada temperatur antara 2000-3000oC pada saat terjadi proses pembakaran membentuk senyawa NO dan NO 2 yang nantinya bisa terlarut ke dalam air 75



membentuk senyawa asam 3 . Produk nitrasi meningkat seiring dengan jarak tempuh. Pada 10.000 km nilainya pada ambang batas normal, pengujian dilanjutkan ke 15.000 km. Hasilnya tidak terlalu jauh dari nilai normal, apalagi dari kategori berlebih. Hal ini berarti oksidasi yang disebabkan senyawa nitrat dalam level aman dan menunjukkan minyak lumas masih dalam kondisi baik. F. Antiwear Reading Pembacaan karakteristik ini digunakan untuk memonitor tingkat senyawa anti aus phosphate pada minyak lumas berbasis mineral dan sintetik6). Batas normal dan abnormal adalah 8 s.d. 12 satuan, untuk minyak lumas mesin diesel, dengan peringatan kemungkinan adanya kadar senyawa anti aus yang terlalu rendah pada nilai 5 satuan dan di bawahnya6). Pada minyak lumas terbaca aditif antiwear dengan kandungan yang lebih dari cukup (gambar 5). Berarti minyak lumas ini memiliki perlindungan keausan yang bagus. Aditif anti-aus yang paling populer digunakan adalah ZDDP (Zinc dialkyldithiophosphates) karena senyawa ini memberikan banyak fungsi sekaligus, yaitu sebagai agen antiaus, agen tekanan ekstrem menengah, efektif sebagai antioksidan pencegah karat yang baik, serta harganya yang murah dibanding aditif anti aus lainnya11).

Gambar 4 Karakteristik Nitration by-Product

G. Diesel/JP8 Dilution Pembacaan karakteristik ini digunakan untuk memonitor adanya diesel fuel dilution pada minyak lumas berbasis mineral dan sintetik6). Batas normal dan abnormal, rentang nilai normal untuk mesin diesel adalah 220 s.d. 230, dengan peringatan kemungkinan adanya bahan bakar diesel pada 255 6). Metode ini mendeteksi adanya senyawa aromatik pada bahan bakar, sementara saat ini dilaporkan ada beberapa bahan bakar yang mengandung sedikit bahkan tidak ada senyawa aromatik. Bahan bakar yang digunakan pada kendaraan uji adalah Solar 48 produk Pertamina yang mengandung senyawa aromatik. Fuel dilution adalah terkontaminasinya minyak lumas dengan bahan bakar, yang terjadi karena turunnya bahan bakar ke penampungan minyak lumas melalui celah antara dinding liner dan piston. Fuel dilution akan menyebabkan menurunnya viskositas 76

Gambar 5 Karakteristik Antiwear Reading

minyak lumas. Pengaruh yang lebih berbahaya terjadi jika bahan bakar dan air terkondensasi bersama-sama pada minyak lumas. Pada saat mesin dijalankan maka bahan bakar dan air akan menguap karena pemanasan. Kedua kontaminan ini mengikat aditif yang terkandung pada minyak lumas ikut menguap, sehingga fungsi dari minyak lumas itu sendiri akan jauh berkurang3). Pada minyak lumas tidak terjadi diesel dilution seperti tersaji di Gambar 6, sehingga sampai jarak tempuh 15.000 km dapat dipastikan tidak terjadi kontaminasi bahan bakar pada minyak lumas.



H. Sulfated By-Product Pembacaan karakteristik ini digunakan untuk memonitor senyawa sulfur teroksidasi pada minyak lumas berbasis mineral pada crankcase dan gearbox. Senyawa ini secara tipikal berasal dari senyawa sulfur yang teroksidasi pada bahan bakar atau pada aditif paket minyak lumas6). Batas normal untuk minyak lumas mesin diesel secara kasar antara 10 s.d. 15 satuan. Peringatan secara tipikal dilaporkan pada 35 satuan. Metode ini tidak dapat diaplikasikan pada minyak lumas sintetik6). Senyawa sulfur secara tipikal terkandung di dalam crude oil atau dengan sengaja ditambahkan ke dalam minyak lumas untuk mendapatkan karakteristik yang diinginkan, seperti aditif anti-aus. Sulfated by-product mengukur SO2 dan SO3 yang terbentuk dari hasil oksidasi senyawa sulfur. Senyawa-senyawa ini kadang-kadang mengkontaminasi minyak lumas melalui celah ring piston dan liner, dan jumlahnya akan semakin banyak seiring lamanya pemakaian, sehingga akan meningkatkan terbentuknya lumpur dan varnish. Mereka juga bereaksi dengan air dari proses pembakaran membentuk asam kuat anorganik seperti H2SO2 yang berakibat menurunnya kadar aditif pada minyak lumas. Pengukuran senyawa ini memberikan informasi tambahan mengenai adanya salah penyetelan pada mesin dan kegagalan kerja ring piston7). Senyawa sulfur yang terbentuk akibat pembakaran bahan bakar, semakin lama semakin meningkat, tetapi masih jauh dari warning level, sehingga dapat disimpulkan minyak lumas masih sanggup menerima beban oksidasi sulfur pada jarak tempuh 15.000 km. I. Ethylene Glycol (Antifreeze) Pembacaan karakteristik ini digunakan untuk memonitor adanya cairan anti beku berbasis ethylene glycol pada minyak lumas mesin. Batas normal untuk minyak lumas mesin diesel secara kasar antara 0 s.d. 1 satuan, peringatan dilaporkan pada nilai 3. Cairan ethylene glycol adalah komponen utama sistem pendingin mesin11). Dalam sistem ini biasanya mengandung glycol dan air dalam komposisi yang seimbang. Jika pada pengukuran ini menunjukkan hasil yang positif, maka peringatan juga muncul pada hasil uji Water in Petroleum Product. Hasil pengujian menunjukkan nilai 0 (Tabel 1), hal ini

Gambar 6 Karakteristik Diesel Dilution

Gambar 7 Karakteristik Sulfated by-Poduct

menunjukkan tidak terjadi kontaminasi/kebocoran coolant pada minyak lumas sehingga pembacaan karakteristik ini dapat juga digunakan untuk mendeteksi kerusakan pada sistem pendingin mesin. IV. KESIMPULAN Berdasarkan hasil uji menggunakan FTIR Oil Analyser, minyak lumas hasil formulasi dan minyak lumas Pertamina yang ada di pasaran secara garis besar menunjukkan karakteristik yang masih dalam level aman sampai jarak tempuh 15.000 km. Pada minyak lumas tidak terdapat kontaminasi air, bahan bakar, dan cairan anti beku yang menunjukkan bahwa kondisi kendaraan uji layak dan dalam kondisi baik. Produk oksidasi yang diindikasikan dari pengukuran oxidation by product, nitration by 77


product, dan soot value nilainya cenderung tinggi pada jarak tempuh 15.000 km. Hal ini sesuai dengan teori bahwa produk oksidasi berbanding lurus dengan soot value. Aditif pada minyak lumas yang terdeteksi dari penelitian ini adalah aditif anti oksidasi dan aditif anti aus. Beberapa jenis aditif seperti detergen dan dispersan tidak bisa diketahui keberadaannya. FTIR Oil Analyser dapat memberikan informasi mengenai kondisi pelumas pada saat dipakai, namun demikian beberapa karakteristik yang sangat penting seperti viskositas, nilai TBN, nilai TAN, keasaman, dan kandungan keausan logam, perlu dilakukan juga analisisnya untuk memberikan informasi menyeluruh mengenai kondisi mesin dan pelumasnya. Hasil analisis karakteristik fisika kimia minyak lumas merupakan indikator awal untuk mengetahui mutunya. Mutu unjuk kerja sebenarnya baru dapat diketahui melalui analisis terhadap komponen mesin kendaraannya. Analisis ini meliputi penilaian terhadap pembentukan deposit, keausan, dan korosi. KEPUSTAKAAN 1. A R Lansdown, 2004, Lubrication and Lubricant Selection, Professional Engineering Publishing Limited London and Bury St Edmunds, UK 2. Chatwall,G, 1985, Spectroscopy Atomic and Molecule, Himalaya Publishing House, Bombay 3. Edited by Robert.M.Gresham and George E Totten, 2009, Lubrication and Maintenance of In-

78


dustrial Machinery, CRC Press Taylor & Francis Group 6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300 Boca Raton, FL 33487-2742. 4. F.R. van de Voort, J. Sedman, R. A. Cocciardi dan D. Pinchuk, 2005, FTIR Condition Monitoring of In-service lubricants: Ongoing Developments and Future Perspectives 5. Harmita, 2006, Analisis Fisika Kimia, Departemen Farmasi FMIPA-UI, Jakarta 6. Interpreting the standard Bio-Rad IR Oil Analyser Report, The BIO-RAD Oil Analyzer Operator’s Manual. 7. http://www.machinerylubrication.com, Monitoring Oil Degradation With Infrared Spectroscopy, diakses tanggal 8 Desember 2010. 8. http://www.newport.com, Introduction-to-FT-IRSpectroscopy, diakses tanggal 4 Maret 2011. 9. Ewa A. Bardasz and Gordon D. Lamb,2003, Additive for Crankcase Lubricant Applications, Marcel Dekker Inc. 10. Abel Resina de Almeida, Galp Energia, Gears and Transmissions Workshop, Lubricant Condition Monitoring, Faculdade de Engenharia da Universidade de Porto, Portugal, 5 th June 2003. 11. Edited by Leslie R. Rudnick, Second Edition 2009, “Lubricant Additives, Chemistry and Applications”, CRC Press, Boca Raton London New York.

RANCANGAN DASAR PERHITUNGAN PROTEKSI KATODIK ABDOEL GOFFAR


Rancangan Dasar Perhitungan Proteksi Katodik dengan Menggunakan Anoda Korban Pada Struktur Baja Anjungan Minyak di Lingkungan Air Laut Oleh: Abdoel Goffar Peneliti Madya pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS” Jl. Ciledug Raya Kav. 109, Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan 12230, Indonesia Tromol Pos : 6022/KBYB-Jakarta 12120, Telepon : 62-21-7394422, Faksimile : 62-21-7246150 Teregistrasi I Tanggal 19 Mei 2010; Diterima setelah perbaikan tanggal 2 Februari 2011 Disetujui terbit tanggal: 29 April 2011

SARI Pembuatan dokumen setiap pekerjaan proyek adalah sangat penting. Penelitian dengan perhitungan rancangan dasar proteksi katodik anoda korban pada pile di anjungan lepas pantai dilakukan dengan membuat laporan sebagai dokumen. Dokumen ini berisi laporan yang tersusun secara sistematika dengan menerangkan pekerjaan proyek meliputi rekayasa dasar untuk perhitungan proteksi katodik dan menggunakan anoda korban (sacrificial anode) untuk melindungi korosi pada tiang baja (steel pile) anjungan minyak di lepas pantai. Paper ini menunjukkan tahapan merancang proteksi katodik sesuai dengan standar dan spesifikasi dari salah satu perusahaan milik negara Eropa yang beroperasi di Indonesia. Rancangan meliputi perhitungan secara teliti kebutuhan arus pile dari anjungan minyak (platform) di lingkungan air laut (lepas pantai). Kerja sama tim insinyur dari berbagai disiplin ilmu yang masing-masing memiliki data lapangan kemudian terkumpul dalam beberapa arsip (file) dalam komputer yang sebagai jejaring (network), sehingga memudahkan perolehan data secara lengkap. Selain dari pada itu dibutuhkan juga gambar autocad guna mengetahui keadaan sebenarnya instalasi terhadap tiang pancang (pile) anjungan yang diproteksi katodik. Perhitungan dilakukan dengan menyusun tabulasi secara sistematis dan memudahkan perhitungan dalam komputer secara cepat,sehingga menjadi praktis dan efisien. Hasil dari perhitungan dapat memberi penjelasan terhadap kebutuhan arus pada pile dan memudahkan koreksi apabila ada kesalahan dengan memasukkan semua parameter yang diketahui. Rancangan ini dikenal dengan rekayasa dasar (basic engineering) agar anoda yang tersedia dapat memenuhi kebutuhan arus tiang pancang (pile) yang telah ditentukan hingga 20 tahun dan memastikan sistem berjalan sesuai rancangan. Kata kunci: proteksi katodik, anoda korban, tiang baja anjungan lepas pantai, perhitungan ABSTRACT Document report of each project job is very important. The research with basic design calculation for installation of sacrificial anode cathodic protection in offshore platform is done by making the report as a document. The document consists of the report which is arranged sistematically to describe the project which encompasses the basic engineering for calculation of cathodic protection In this case the project that has been done is cathodic protection by sacrificial anode in offshore platform structure. The document list consists of various parts of the report which describe the work which encompasses the document. The report also describes the basic engineering calculation of cathodic protection by using sacrificial anode to protect corrosion on the steel pile of fixed offshore. This paper describes the steps to design the cathodic protection according to NACE standard 79

RANCANGAN DASAR PERHITUNGAN PROTEKSI KATODIK


ABDOEL GOFFAR

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 79 - 90

and one of Europe company specification of oil and gas operation. The design comprises accurate calculation of current demand of oil platform pile in offshore field. A team engineers of miscellaneous science discipline work together according to their background. The compiled data are recorded in computer network which connected each other, so that to make easy to access the complete data. Besides that the autocad drawing is also needed in order to know actually circumstance in which to install the sacrificial anode for the platform pile. The calculation is performed to arrange the systematically tabulation and to make easy the calculation in computer is very fastly, so that it will be practice and efficient. The result from the calculation can give the information on current demand about the pile. And to make easy the correction If there is any mistake with including the all known parameter. The design is known as the basic engineering in order the supply anode can fulfill the current demand on the pile Which has been determined until 20 years and must be the running system according to design. Key words: cathodic protection, sacrificial anode, the steel beam offshore platform, the calculation I. PENDAHULUAN A. Latar belakang Perusahaan minyak dan gas bumi yang mengoperasikan peralatannya untuk mendapatkan sumber-sumber minyak dari sumur-sumur bisa jadi berada di mana saja baik darat, sungai, lepas pantai maupun laut dalam. Minyak atau gas bumi disalurkan dari sumur-sumur yang berasal dari sumur lepas pantai atau laut dalam lalu dikumpulkan ke sistem pengumpul (gathering system) dengan membangun anjungan minyak (platform). Pada saat ini teknologi dan bentuk disain anjungan sudah sangat maju dan berbagai macam bentuk, sedangkan anjungan lepas pantai dibangun di atas air laut yang sangat korosif di mana anjungan ditopang di atas tiang pancang yang menggunakan pipa baja (pile). Tiang penopang anjungan itu kemudian diproteksi dengan anti korosi antara lain dengan menggunakan anoda korban (sacrificial anode) agar tidak cepat rusak dan gagal (failure). Perusahaan membuat suatu dokumen di dalam merancang proteksi katodik yang dilakukan oleh kelompok engineering, yang terdiri atas berbagai disiplin ilmu. Sedangkan perhitungan korosi dilakukan oleh insinyur korosi (corrosion engineer) secara teliti kemudian hasil basic engineering design ini nantinya dilanjutkan ke detail engineering design. Sering kali hasil laporan yang diterbitkan tidak memberikan gambaran dan perhitungan yang jelas dari mana angka-angka diperoleh dan rumus-rumus. Perhitungan menunjukkan secara sepotong-potong dari suatu bagian, bahkan teori dan rumus hanya garis besarnya saja, sehingga sulit menerapkan perhitungan secara lengkap. Pada dasarnya penulisan makalah ini merekomendasikan prosedur untuk rancangan sistem 80

proteksi katodik yang menyediakan kontrol korosi yang efektif untuk pile struktur lepas pantai (offshore), apalagi untuk sistem proteksi dikerjakan dalam skala besar oleh suatu perusahaan minyak yang beroperasi di Indonesia, hingga saat ini sistematika perhitungan belum pernah dipublikasikan secara luas. B. Maksud dan tujuan Rancangan proteksi terhadap tiang pancang struktur anjungan minyak mempunyai peranan penting agar dapat melindungi dari korosi dengan mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi. Oleh karena itu pemilihan jenis anti korosi yang dipakai mempunyai dampak yang sangat signifikan. Perhitungan korosi ini mempunyai sistematika yang praktis dengan memasukkan semua parameter yang diketahui dan menggunakan formula terperinci agar proteksi yang dirancang sesuai dengan waktu yang ditentukan pada saat instalasi. C. Metodologi Pengumpulan data dilakukan untuk seluruh pile anjungan minyak yang akan diproteksi katodik, dimana data yang dikumpulkan meliputi diameter, panjang, material dan jumlah pile termasuk data resistivity air laut, gambar autocad anjungan, bentuk dan ukuran anoda serta disain instalasi. Perhitungan dilakukan dengan memasukkan data yang diketahui ke dalam formula yang tersusun dalam tabulasi sistem komputer, sehingga melalui pengolahan data dengan cepat dapat diketahui hasilnya. Dan data-data perhitungan ini merupakan bagian dari pembuatan dokumen perusahaan.


II. TEORI Proteksi katodik merupakan pencegahan korosi secara elektrokimia. Prinsip pencegahan atau perlindungan logam adalah dengan cara menjadikan logam yang akan dilindungi sebagai katoda. Dengan bersifat sebagai katoda, logam tersebut akan menerima elektron sehingga potensial logam terhadap lingkungan akan turun sampai ke daerah tidak terkorosi (imun). Monitoring protesksi katodik dilakukan dengan cara mengukur potensial struktur logam yang diproteksi terhadap elektrolit dengan bantuan suatu elektroda referensi. Bila menggunakan elektroda Cu/ CuSO4, maka potensial logam yang akan dilindungi harus berada di bawah -850 mV sesuai dengan standar NACE (The National Association of Corrosion Engineer) RP-01-69. Proteksi katodik ini sangat efektif digunakan untuk melindungi jaringan pipa bawah tanah, tangki, struktur pada pengeboran minyak lepas pantai, dan lainnya. Penggunaan proteksi katodik terutama pada pada pipa-pipa yang ditanam pada dasar laut menjadi sangat efektif apabila dikombinasikan dengan lapisan pelindung (coating). Hal ini dikarenakan lapisan pelindung pipa masih memiliki coating breakdown yang dapat menyebabkan korosi setempat yang menimbulkan korosi sumur (pitting corrosion). Dengan mengkombinasikannya dengan proteksi katodik maka lapisan pipa yang rusak dapat dilindungi. Namun sebaliknya, pada pipa yang tidak memiliki lapisan coating, proteksi katodik yang dibutuhkan akan lebih besar jika dibandingkan dengan pipa yang memiliki lapisan coating. Pada aplikasinya, ada dua metode proteksi katodik yang dapat digunakan, yaitu metode anoda korban dan metode arus tanding. A. Sistem anoda korban (Sacrificial Anode) Prinsip dari proteksi katodik dengan sistem anoda korban adalah memperlakukan logam yang akan dilindungi sebagai katoda dengan cara menghubungkan logam tersebut dengan logam yang memiliki potensial yang lebih rendah (more active). Logam yang memiliki potensial yang lebih rendah ini akan berfungsi sebagai anoda sehingga disebut sebagai anoda korban. Mekanisme perlindungan logam dengan sistem anoda korban ini memanfaatkan mekanisme dari korosi galvanik. Pada korosi galvanik, adanya hubungan antara dua logam yang memiliki perbedaan


potensial akan menimbulkan arus galvanik yang dapat menyebabkan korosi pada salah satu logam tersebut. Prinsip inilah yang digunakan pada perlindungan logam dengan metode anoda korban. Anoda korban yang ditambahkan ke permukaan suatu struktur logam yang berada pada lingkungan korosif akan bertindak sebagai anoda. Adanya perbedaan potensial antara anoda korban dan logam yang dilindungi akan menimbulkan arus galvanik yang akan memproteksi logam yang ingin dilindungi. Suatu material yang akan digunakan sebagai anoda korban harus memiliki sifat elektrokimia sebagai berikut[2]: a. Potensial korosi anoda harus lebih negatif terhadap logam yang dilindungi untuk mendorong arus protektif yang melalui elektrolit. Semakin besar hambatan elektrolit dan semakin besar jarak anoda dan struktur maka potensial anoda korban harus semakin negatif. b. Polarisasi pada anoda korban harus cukup rendah. c. Efisiensi harus tinggi. d. Secara teori, arus galvanik per unit massa yang mampu diberikan oleh anoda harus tinggi. e. Logam harus termakan tetapi tidak cepat habis. B . Kelebihan penggunaan sistem anoda korban adalah sebagai berikut[10] : 1. Tidak memerlukan tenaga listrik dari luar 2. Tidak ada bahaya interferensi 3. Ekonomis untuk struktur yang kecil 4. Bahaya over proteksi kecil 5. Distribusi arus merata 6. Tidak perlu pemeliharaan, kecuali inspeksi rutin 7. Baik untuk dilakukan pada struktur yang memiliki lapisan coating. C. Kelemahan penggunaan sistem anoda korban adalah sebagai berikut[4] : 1. Keluaran arus terbatas, sehingga membatasi luas baja yang dapat dilindungi 2. Tidak efektif untuk lingkungan dengan resistivitas tinggi 3. Diperlukan banyak anoda untuk struktur yang besar 4. Biaya pengantian anoda mahal.

81


D. Aluminium (Al)


kenaikan tegangan (voltase drop) di dalam air, minimum voltase negatif (cathodic) shift 300 mV. elektroda referensi alternatif adalah Elektroda referensi saturated copper/copper sulfate (CSE): -0,85 V (atau lebih negatif untuk proteksi). Catatan: elektroda ini tidak stabil untuk servis tercelup jangka panjang. Elektroda referensi zinc high purity +0,25 V (atau kurang positif untuk proteksi) gunakan ASTM (B 418 tipe II, high purity zinc melakukan batas komposisi berikut, aluminium 0,005 % max. Cadmium : 0,003 % max, iron 0,0014 % max, zinc balance. Elektroda referensi saturated calomel (SCE (saturated KCl)): -0,78 V (atau lebih negatif untuk proteksi). Spesifikasi MIL elektroda referensi zinc +0,25 V (atau kurang positif untuk proteksi) gunakan MIL -A-18001 mempunyai batasan komposisi. Potensial pada korosi yang dikontrol adalah suatu fungsi temperatur dan lingkungan, air yang terbuka ke udara dan pada tipikal temperatur ambient. Untuk keadaan lainnya potensial mengontrol korosi dapat diperkirakan yang menggunakan Nernst equation. Inspeksi visual mempunyai beberapa metode (diver visual atau feel, physical measurement, photography atau televisi) seharusnya mengindikasikan tanpa peningkatan korosi melampaui batas yang dapat diterima bakal umur struktur.

Aluminium merupakan salah satu anoda korban yang sangat banyak digunakan pada lingkungan air laut. Kemampuan yang baik untuk memberikan arus proteksi, polarisasi rendah dan life time yang panjang merupakan alasan mengapa aluminium merupakan pilihan utama pada proteksi di lingkungan air laut. Aluminium adalah logam yang sangat mudah membentuk lapisan pasif pada permukaannya. Keberadaan lapisan pasif ini akan menghambat kerja dari aluminium sebagai material anoda korban. Oleh karena itu, pada penggunaannya sebagai anoda korban, aluminium ditambahkan beberapa persen elemen paduan yang dapat mengurangi terbentuknya lapisan pasif, seperti Seng (Zn), Magnesium (Mg, Indium (In), Cadmium (Cd) dan Titanuim (Ti)[2]. Alumunium tidak direkomendasikan digunakan pada lingkungan tanah, fresh water, dan air payau karena akan membentuk lapisan pasif sehingga tidak akan berfungsi dengan baik sebagai anoda korban. Di dalam merancang proteksi katodik anoda korban termasuk menentukan Groundbed (groundbed design), yaitu lokasi secara khusus yang dipersiapkan, yaitu rumah anoda baik secara tunggal atau secara kombinasi. Percobaan telah menunjukkan bahwa proteksi katodik pada struktur adalah efektif Tabel 1 sekitar 30 sampai 60 m (100 sampai 200 ft) Spesifikasi umum milik perusahaan minyak di luar dari jarak struktur yang bergantung pada koneksi dari rangkaian (chain) ke Rancangan proteksi katodik Ref. 1 GS GR Cor 100 rev3 struktur, ukuran rangkaian dan tekanan pipa struktur lepas pantai (chain and line tension). Proteksi katodik Proteksi katodik eksternal pipa ini tidak termasuk dalam the mooring line Ref. 2 GS GR Cor 110 rev4 salur tertanam design, tetapi proteksi katodik tambahan harus diterapkan guna mencegah kurang Ref. 3 GS GR Cor 201 rev3 Suplai anoda korban proteksi (underprotection) steel fairleads dan struktur baja (steel structure). Pelapis eksternal tiga Pengukuran potensial dari suatu voltase permukaan polypropylene untuk Ref. 4 GS GR Cor 221 rev4 negatif (katodik) sekurangnya -0,8v diukur pipa antara permukaan struktur dan perak/perak Proteksi eksternal struktur dan klorida 20 ohm cm airlaut atau elektroda Ref. 5 GS EP Cor 350 rev5 peralatan dengan pengecatan referensi Ag/AgCl [air laut]. Secara normal voltase ini seharusnya diukur dengan terapan Proteksi eksternal struktur arus pelindung (protective current applied) Ref. 6 GS EP Cor 354 rev3 daratan dan peralatan dengan cat yang berada di bawah -0,80 V criterion, termasuk tambahan tegangan arus listrik Kontrol proteksi katodik struktur Ref. 7 GS EP Cor 501 rev3 (voltage drop) melalui antar-muka baja/air tetap bawah laut (interface steel/water) tetapi tidak termasuk 82


Segi inti (hc x wc) : 60 mm x 15 mm Efisiensi Kapasitas output arus : 2433 Ah /kg pada 20 C Faktor utilisasi : 0,85 Potensial anoda aliran lingkar Lingkup air laut (Sea water exposure) : -1.05 V wrt Ag/AgCl Lingkup air sungai (River water exposure) : asumsi sama -1.05 V wrt Ag/AgCl didalam studi dasar, didefinisikan oleh supplier anoda. Catatan: Permukaan anoda yang menghadap permukaan diprotek dengan pelapis (coated) Gambar 1 s.d. 5 menunjukkan sebagian gambar anjungan minyak lepas pantai dan tiang pancang baja yang di proteksi katodik menggunakan anoda korban (sacrificial anode):

86


Gambar 3 Uji tiang pancang tanpa anoda

Gambar 1 Anjungan lepas pantai dengan tiang pancang pendukung (support pile)

Gambar 4 Tiang pancang dan anoda korban.

Gambar 2 Tiang pancang dengan anoda korban

Gambar 5 Tiang pancang tanpa anoda korban



ABDOEL GOFFAR

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 79 - 90

Tabel 6 Sistem proteksi katodik untuk tiang pancang (piles) lepas pantai Diameter

Panjang (m)

Jumlah Lokasi

Designation

piles

piles

In soil

(inc)

In splash zone

GTS platform

36

4

Laut

40

9.1

Boat landing

30

2

Laut

20

9.1

Vent tripod

30

3

Laut

25

9.1

Bridge platforms

24

4x2

Laut

25

9.1

Wellhead platforms

24

4x2

Laut

25

9.1

Instr. Telecom plt

24

4

Laut

25

9.1

Walkway to adacent platform

24

8

Laut

25

9.1

Export ESDV platform

24

4

Laut

15

9.1

Walkway to Export ESDV plt

24

3

Laut

25

9.1

Ventline supports

24

29

Laut

25

9.1

Export line supports

24

46

Laut

25

9.1

Conductor pipe

24

8

Laut

140

9.1

Adjacent platform :

Tabel 7 Anjungan (Platform) lepas pantai

Area

GTS platform

4

Berat Berat Jum lah bersih bersih Anoda Individual Total (kg) Minim um (kg) 4 per pile 16 119 1040

Boat landing

2

3 per pile

6

390

Vent tripod

3

2 per pile

6

390

· Bridge platform s

4x2

2 per pile

16

1040

· Wellhead platform s

Piles D esignation

Kw antitas Distribusi Piles/CP Anoda

Adjacent platform :

Laut

Laut

4x2

2 per pile

16

1040

Instr. Telecom plt

4

2 per pile

8

520

Walk way to adjacent platform

8

2 per pile

16

1040

Export ESD V platform

4

2 per pile

8

520

Walk way to Export ESD V plt

3

2 per pile

6

390

Ventline supports

29

2 per pile

58

3770

Export line supports

46

2 per pile

92

C onductor pipe

8

8 per C P

64

5980 80

5120

87



ABDOEL GOFFAR

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 79 - 90

Tabel 8 Perhitungan kebutuhan arus anoda korban terhadap tiang pancang yang di proteksi 4

1-

STRUkTUR YANG DI PROTEKSI

5

2-

LINGKUNGAN

6

Design life

7

Environment type surrounding anodes

8

Environment resistivity

9

Protective potential

Piles of GTS Fx

Long slender stand off

4. ANODA DATA Anode material

Upper limit

Indium activated aluminium 2750 kg/m3

D

20 Years

Anode density

η

Sea water

Anode mean width

W

0.11 m

ρ

0.378 Wm

Anode height

H

0.11 m

Anode length

L

2.02 m

Ec

-0.8 V wrt Ag/AgCl

Steel Core width

dc

0.023 m

Steel core thickness

Wt

0.004 m

Steel core extention length

Lc

0.15 m

Steel core weight

mc

4.23 kg

Lower limit

11

Temperature of substrate

T1

/ V wrt Ag/AgCl 25 oC

12

Temperature of anode

T2

35 oC

13

3. CURRENT REQUIREMENT

14

Current densities (bare steel)

initial

ioi

110 mA/m2

Anode initial net weight

mnet

65.0 kg

15

Immersed

mean

iom

70 mA/m2

Anode initial gross weight

mgross

69.0 kg

Close circuit potential

Ea

10

16

final

2

80 mA/m

iof

2

17

Current densities (bare steel)

initial

ioi

25 mA/m

Consumption rate

m

18

buried

mean

iom

20 mA/m2

Anode Efficiency at 20 oC

ε

final

iof

20 mA/m2

Coating breakdown Factor

initial

fci

0.02

mean

fcm

0.14

initial

fcf

0.26

initial

I ci

(ioi + (T1-25))*(1 +0.1)*fci

2.42 m A/m2

mean

Icm

((icm + (T1 -25))*(1 + 0.1))* fcm

10.78 mA/m2

((icf + (T1 - 25))*(1 + 0.1))* fcf

22.88 mA/m2

19 20 21 22 23

5. CATHODIC PROTECTION

24

Current densities for splash zone

Anode Efficiency at T2oC

ε'

Utilisation factor

u

0.9

Formula

25 26

final

Icf

initial

I'ci

25 mA/m2

28

mean

I'cm

20 mA/m2

29

final

I'cf

27

30

Current densities for buried zone

Driving potential

∆E

20 mA/m2 Ec - Ea

0,25 V

31 32

6- ANODE CONSUMPTION

33

Initial anode length

Li

34

Initial anode weight

mneti

35

Initial anode equivalent radius

rai

1526mm 119 kg

36

Initial anode resistance

Ri

(H+W)/π ρ/(2*π *Li)*(ln (4 Li/ri) - 1)

37

Initial anode current output

Ii

∆E/Ri

2.138 A

38

Mean anode length

Lm

1,461 m

mnetm

Li*(1-0.1*u/2) mneti*(1 - u/2) sqrt((mam/(Lam*η*π)+(dc)2/4

0.107 m 0.128 Ω

39

Mean anode weight

40

Mean anode equivalent radius

ram

0,184 m 0.117 Ω

68,4 kg

41

Mean anode resistance

Rm

(ρ/(2*π *Lm)*(ln (4*Lm/ram)-1)

42

Mean anode current output

Im

∆E/Rm

1.960 A

43

Final anode length

Lf

Li*(1-0.1u)

1.396 m

44

Final anode weight

mnetf

45

Final anode equivalent radius

raf

46

Final anode resistance

47

Final anode current output

mneti*(1 - u)

17,8 kg

sqrt((mnetf/(Lf*η*π))+(dc)2/4

0.059 m

Rf

(ρ/(2*π *Lf)*(ln(4*Lf/raf) - 1)

0.137 Ω

If

∆E/Rf

1.820 A

48 49 63 64 65 66 67

Note : Anode side facing the protected metallic structure to be painted with epoxy paint.

68 69 70 71 72 73 74

WL

W

L

75 76 77

WT

20m

78

H

minimum

79 80 81

88

D



ABDOEL GOFFAR

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 79 - 90

Tabel 9 Perhitungan jumlah anoda sesuai kebutuhan arus Jumlah Anoda

Kebutuhan arus Total

Berat anoda tunggal

Area

anode

(kg)

(m2)

massa (kg)

awal

Awal  Zona

(inchi)

Rata-rata

Final

L (m) rapat arus kebutuhan rapat arus kebutuhan rapat aruskebutuhan (mA/m2)

arus (A)

(mA/m2)

119

massa

Final

arus (A) (mA/m2) arus (A)

GTS platform Bare, buried

36

40

114,92

25,00

2,87

20,00

2,30

20,00

2,30

220,49

2,29

1,85

1,85

Coated, splash

36

9.1

26,14

2,42

0,06

10,78

0,28

22,88

0,60

25,37

0,05

0,21

0,45

11,59

983,43

9,34

8,26

9,22

Nb, Piles

4

564,27

11,75

10,32

Boat landing Bare buried

30

20

47,88

25,00

1,20

20,00

0,96

20,00

0,96

99,80

1,02

0,84

0,84

coated, splash

30

9,1

21,79

2,42

0,05

10,78

0,23

22,88

0,50

21,14

0,04

0,18

0,18

structure, coated, splash

100,00

2,42

0,24

10,78

1,08

22,88

2,29

97,03

0,18

0,82

0,82

Nb, piles

243,57

7,49

435,95

2,49

3,66

3,66

2

2,98

4,54

Vent tripod bare, buried

30

20

47,88

25,00

1,20

20,00

0,96

20,00

0,96

99,80

1,02

0,84

0,84

Coated, splash

30

9,1

21,79

2,42

0,05

10,78

0,23

22,88

0,50

21,14

0,04

0,18

0,18

4,37

362,83

3,18

3,05

3,05

Nb, piles

3

3,75

209,01

3,58

Adjacent platforms Bridge platforms bare, buried

24

25

47,88

25,00

1,20

20,00

0,96

20,00

0,96

99,80

1,02

0,84

0,84

coated, splash

24

9,1

17,43

2,42

0,04

10,78

0,19

22,88

0,40

16,91

0,03

0,14

0,14

10,85

933,73

8,41

7,85

7,85

Nb, Piles

4x2

9,91

522,51

9,16

Wellhead platforms bare, buried

24

25

47,88

25,00

1,20

20,00

0,96

20,00

0,96

99,80

1,02

0,84

0,84

coated, splash

24

9,1

17,43

2,42

0,04

10,78

0,19

22,88

0,40

16,91

0,03

0,14

0,14

10,85

933,73

8,41

7,85

7,85

Nb, piles

4

522,51

9,91

9,16

Instr. & telecom plt bare buried

24

25

47,88

25,00

1,20

20,00

0,96

20,00

0,96

99,80

1,02

0,84

0,84

coated, splash

24

9,1

17,43

2,42

0,04

10,78

0,19

22,88

0,40

16,91

0,03

0,14

0,14

5,43

466,86

4,21

3,92

3,92

Nb piles

4

261,26

4,96

4,58

walkway to adjacent platform bare, buried

24

15

28,73

25,00

1,20

20,00

0,96

20,00

0,96

99,80

1,02

0,84

0,84

Coated, splash

24

9,1

17,43

2,42

0,04

10,78

0,19

22,88

0,40

16,91

0,03

0,14

0,14

10,85

933,73

8,41

7,85

7,85

Nb piles

8

522,51

9,91

9,16

Export ESDV platform bare, buried

24

15

47,88

25,00

0,72

20,00

0,57

20,00

0,57

99,80

0,66

0,55

0,55

Coated, splash

24

9,1

17,43

2,42

0,04

10,78

0,19

22,88

0,40

16,91

0,03

0,14

0,14

3,89

328,94

2,76

2,76

2,76

Nb piles

4

184,64

3,04

3,05

walkway to export ESDV plt. Bare, buried

24

25

47,88

25,00

1,20

20,00

0,96

20,00

0,96

65,32

1,02

0,84

0,84

Coated, splash

24

9,1

17,43

2,42

0,04

10,78

0,19

22,88

0,40

16,91

0,03

0,14

0,14

4,07

350,15

3,16

2,94

2,94

Nb piles

3

195,94

3,72

3,44

vent line supports Bare, buried

24

25

47,88

25,00

1,20

20,00

0,96

20,00

0,96

99,80

1,02

0,84

0,84

Coated, splash

24

9,1

17,43

2,42

0,04

10,78

0,19

22,88

0,40

16,91

0,03

0,14

0,14

3384,76

30,5

28,44

28,44

Nb piles

29

1894,10

35,94

33,22

39,34

Export line supports Bare, buried

24

25

47,88

25,00

1,20

20,00

0,96

20,00

0,96

99,80

1,02

0,84

0,84

Coated, splash

24

9,1

17,43

2,42

0,04

10,78

0,19

22,88

0,40

16,91

0,03

0,14

0,14

Nb, piles

81

Total

Potensial struktur teoritis

5290,42

100,38

92,79

109,87

9453,99

85,19

79,45

79,45

10410,75

196,26

183,02

218,60

18568,09

166,05

156,03

156,99

Initial

0,902 V wrt Ag/AgCl

Minimum number of anodes

units

Average

0,900 V wrt Ag/AgCl

Required number of anodes

units

Final

0,859 V wrt Ag/AgCl

Required net anodic mass

kg

89



ABDOEL GOFFAR

VOL. 45. NO. 1, APRIL 2011: 79 - 90

IV. PERHITUNGAN Tabel 6 s.d. 9 menjelaskan perhitungan kebutuhan arus anoda korban.

2.

V. KESIMPULAN 1. Dalam rancangan sistem proteksi katodik lepas pantai harus diperhatikan faktor lingkungan dan dipelajari secara teliti dengan pertimbangan sebagai berikut: Pemilihan dan spesifikasi material peralatan dan pelaksanaan instalasi harus aman sesuai kode aplikasi, regulasi, dan standar yang digunakan. 2. Sistem anoda korban dengan kriteria rancangan meliputi masa operasi, persyaratan rapat arus dan laju konsumsi dan asumsi keluaran (output) anoda, jumlah, ukuran, komposisi, pembuatan (manufacturer), lokasi tiap anoda, metoda pelepasan arus (attachment) dan tanggal instalasi, jika anoda dipasang (install) selama konstruksi struktur tanggal penetapan aktual (terbaru) struktur lepas pantai harus tercatat. Jumlah dan lokasi anoda jika diperiksa baik selama konstruksi atau setelah penetapan lokasi dengan semua ketidak cocokan tercatat. 3. Keluaran (output) arus anoda final dibutuhkan 1820 A , sedangkan total jumlah anoda yang dibutuhkan kurang lebih 167 anoda galvanik

3. 4.

5.

6.

7.

8.

9. KEPUSTAKAAN 1. Document Calculation Note-GTS-Cathodic Protection, Total E&P Indonesia, Tunu Field Devel-

90

10.

opment Project Phase 12, March 27, 2007 revision. PT. Singgar Mulia Engineering Consultant Denny A. Jones, Principle and Prevention of Corrosion, 1992 Macmillan, Publishing Company, Inc. MG. Fontana, Corrosion Engineering, 3rd ed. (New York, NY: McGraw Hill, 1986 NACE Standard RP0387 (latest revision), “Metallurgical and Inspection Requirements for Cast Sacrificial Anodes for Offshore Application” (Houston , TX:NACE) Reding, J.T., and T.D. Boyce, “Cathodic Protection Performance of Offshore Anodes at Simulated Depth of 650 Feet, “ MP 13, 9 (1974): pp. 37-40 Stauffer, D.B, “Structural Design for Offshore Engineering” Australian Corrosion Engineering (June1959).: p.3. W.H. Hartt, E. Lemieux, “A Principal Determinant in Cathodic Protection Design of offshore Structurs - The Mean Current Density, “Corrosion 56, 10 (2000): pp.988997. www.IPS-E-TP-740. Engineering Standard for Corrosion Consideration in Material Selection Original Edition Dec. 1997. page 43. Appendix A Corrosion in oil and gas product www.epe.gr. Detailed Engineering Calculations. Page. 1-5 Roberge, Pierre R. Handbook of Corrosion Engineerong. McGraw-Hill. New York : 1999

INDEKS SUBYEK A

Keekonomian 17, 20, 22, 23

Adsorben 33, 34, 37, 38, 40, 41, 44

Konsumen 17, 19, 20, 22, 23

Adsorbent 33

Kinerja 1, 2, 7, 9

Analisis minyak lumas 61, 62 Average absolute deviation 45, 58

L

Anoda korban 69, 71, 72, 74, 76, 80

Limbah minyak 11, 14, 15, 16

B

M

Biofilter 56, 60

Merkuri 33, 34, 35, 36, 40, 41, 42, 44

Butanol 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

Mercury 33, 35, 40, 41, 44 Minyak lumas 51, 52, 53, 54

C CNG 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23

O

Cadangan 18

Oil analysis 61, 63, 67, 68

Consumer 17

Oil sludge 11, 16

Cutting distilasi 25, 31

Oil separation 11

Cutting distilation 27 P D

Penguapan 51, 52, 53

Desulfurisasi 57, 60

Potensi katodik 69, 70. 71, 72, 79,80 Perhitungan 69, 70, 73, 75, 76

E

Performance 1

Engineering 33 Evaporation 51, 52, 53

R Rancang bangun 33, 34, 40, 44

F

Roda gigi 51, 51, 53, 54

FTIR 61, 62, 63, 68

Ramah lingkungan 1,9

Flash point 25, 26, 31 Fhysical chemical characteristics 25

S Spesifikasi 25, 26, 27, 28, 29, 31

G

Specification 25

Gear 51, 52, 53, 54 K

T

Kinematik viscosity 45, 50

Thiobacillus thioparus 56, 57, 58, 59, 60

Total petroleum hydrocarbon 11

V

Transportasi 17, 18, 19, 23

Viskositas kinematik 45, 4, 48, 49

Transportation 17

Viscosity modifiers 45, 47

Titik nyala 25, 26, 27, 28, 29, 30

PEDOMAN PENULISAN MAJALAH LEMBARAN PUBLIKASI LEMIGAS (LPL) UMUM 1. Majalah Lembaran Publikasi Lemigas (LPL) adalah media yang khusus diperuntukan bagi karya tulis para Peneliti dan Tenaga Fungsional PPPTMGB “LEMIGAS”, memuat analisis, kajian dan tinjauan ilmiah mengenai subjek-subjek yang berkaitan dengan industri minyak dan gas bumi, terutama yang dilakukan oleh PPPTMGB “LEMIGAS”. 2. Redaksi LPL, secara selektif juga menerima tulisan-tulisan dari para ahli baik perseorangan ataupun kelompok, baik atas nama pribadi maupun instansi pemerintah/swasta namun lebih berbobot. Hal ini dimaksudkan sebagai contoh guna mendorong dan meningkatkan mutu para penulis intern LEMIGAS. STANDAR PENULISAN 1. Bahasa Artikel ditulis dalam bahasa Indonesia dengan menggunakan kaidah/istilah bahasa Indonesia yang telah dibakukan berpedoman pada: a. Kamus Besar Bahasa Indonesia terbitan Lembaga Pembinaan Bangsa. b. Kamus Miyak dan Gas Bumi, terbitan PPPTMGB “LEMIGAS”. c Kamus bahasa Inggris. 2. Naskah/Artikel Judul artikel ditulis pada baris pertama (paling atas), rata kiri (left), memakai huruf besar kecil ukuran 24 points. - Nama penulis ditulis pada baris kedua di bawah judul artikel. - Abstrak/Sinopsis/Sari karangan merupakan keharusan ditulis dalam bahasa Indonesia serta bahasa Inggris dan ditetapkan pada awal artikel/tulisan. Abstrak tidak boleh lebih dari 200 kata. - Artikel disertai dengan kata kunci yang ditulis dibawah judul artikel. - Teks artikel diketik dengan komputer (MS Word), di atas kertas putih ukuran A4, dengan jarak baris 1 ½ spasi. - Sitasi (kutipan) atas pendapat para ahli, disamping dapat dengan dikutip secara verbatim, juga harus diberi nomor urut dengan hurup arab superscript untuk penjelasannya dalam catatan kaki. - Catatan kaki ditulis dalam satu halaman sesuai dangan nomor catatan kaki yang bersangkutan. Catatan kaki ditulis horizontal dengan urutan sebagai berikut: nama pengarang, tahun penerbitan, judul, halaman yang dikutip. Data Publikasi (Kota Penerbitan, Nama Penerbitan, jumlah halaman). - Pendahuluan secara ringkas menguraikan masalah-masalah, tujuan, dan pentingnya penelitian. Jangan menggunakan subbab. - Bahan dan Metode harus secara jelas dan ringkas menguraikan penelitian dengan rincian secukupnya sehingga memungkinkan peneliti lain untuk mengulangi penelitian yang terkait. - Hasil disajikan secara jelas tanpa detil yang tidak perlu. Hasil tidak boleh disajikan sekaligus dalam tabel dan gambar. - Tabel disajikan dalam bahasa Indonesia, dengan judul di bagian atas tabel dan keterangan. Tabel diketik menggunakan program MS-Excel. - Gambar, grafik, potret dan lain-lain: semuanya asli, jelas memenuhi syarat untuk peroses pencetakan: serta diberi nomor urut dan judul. - Kesimpulan disajikan secara ringkas dengan mempertimbangkan judul naskah, maksud, tujuan, serta hasil penelitian. - Di samping naskah dan lampiran penunjang seperti gambar/grafik, kirimkan juga disket/CD nya ke redaksi atau melalui e-mail: agus [email protected] 3 Kepustakaan Kepustakaan adalah daftar literaktur (buku atau non buku) yang dipakai oleh Penulis dalam meyusun naskah/artikel. Kepustakaan ditulis pada akhir karangan dengan urutan secara alfabetis berdasarkan nama pengarang, seperti contoh sebagai berikut; a. Buku - Satu pengarang Davis, Gordon B., 1976, Management Information System, Conceptual Foundation Structur and developnet, Me Graw Hill. - Dua Pengarang Newman W.H. dan E. Kirby Warren, 1977, The Procces of Management, Concept, Behavior, and Pratice, Pretice-Hall of India Privat Ltd., New Delhi, hlm. 213. - Lebih dari tiga pengarang Bennet J.D., Bridge D. Mcc, Cancron N. R., Djunudin A, Ghazali S. A, Jeffry D.H., Kartawa W., Keats W Rock N.M.S., dan Thompos S.J 1981, The Geology of the Langsa Quadrange, Sumatra, GRDC, Bandung. Atau disingkat Bannet J.D., dkk., 1981. The Geology of the Langsa Quadrangle, Sumatra, GRDC, Bandung. b. Non buku - Udiharto M., 1992. “Pengaruh Aktivitas Bakteri Termofil terhadap Porositas Batuan”, Diskusi Ilmia VII Hasil Penelitian Lemigas, Februari, PPTMG “LEMIGAS”, Jakarta. - Weissmann J., Dr.: 1972, ”Fuel for internal Contribution Engines and Furnace”, Report, Inhouse Research, Mei, ”LEMIGAS”, Jakarta. - Gianita Gandawijaya, 1994,”Teknologi GPS, Alat Bantu Navigasi Pesawat Terbang”, Kompas, Juli 27, Jakarta. c. Web sites : http://www.environmental law net.com. Sebutkan tanggal bulan dan tahun. WEWENANG REDAKSI a. Dewan redaksi berhak melakukan penyuntingan atas suatu artikel termasuk mengubah judul artikel. b. Naskah yang telah diperiksa dewan redaksi dan dianggap perlu perbaikan akan dikirim kembali kepada penulis untuk diperbaiki. c. Naskah yang tidak bisa dimuat akan dikembalikan kepada penulis. LAIN-LAIN Lembaran Publikasi Lemigas menerima sumbangan naskah dari penulisan di luar Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi “LEMIGAS” dengan ketentuan isinya memenuhi kriteria standar Majalah Lembaran Publikasi Lemigas.

LPL

Recommend Documents