PENGARUH BIODIESEL TERHADAP EMISI GAS BUANG MESIN DIESEL R. Suharto Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang Abstract The problem of air pollution due to motor vehicle emissions have reached a point of concern, especially major cities. Based on various sources move like passenger cars, trucks, buses, railway locomotives, aircraft, and ships, at present, or future will continue to be the dominant source of air pollution in urban areas. The types of pollutants from motor vehicles include carbon monoxide (CO), nitrogen dioxide (N02), sulfur dioxide (S02), partilulat tin (Pb) and hydro carbon (HC). To reduce levels of air pollution by motor vehicles. There are several steps you can take one of them is to develop environmentally friendly technologies and renewable fuels such as the use of biodiesel as a diesel substitute. Key words: Biodiesel, blending, black smoke, reduce, Exhaust Emission.
PENDAHULUAN Permasalahan polusi udara akibat emisi kendaraan bermotor sudah mencapai titik yang mengkhawatirkan, terutama dikota-kota besar. Dari berbagai sumber bergerak seperti mobil penumpang, truk, bus, lokomotif kereta api, kapal terbang, dan kapal laut, saat ini, maupun dikemudian hari akan terus menjadi sumber yang dominan dari pencemaran udara di perkotaan. Dan yang menjadi masalah dalam pencemaran udara adalah emisi kendaraan bermotor dimana sebagian besar kendaraan bermotor ini menggunakan bahan bakar minyak (BBM) berupa premix, premium , solar yang mengandung timah hitam (leaded) berperan sebagai penyumbang polusi cukup besar terhadap kualitas udara dan kesehatan. Kendaraan bermotor akan mengeluarkan berbagai jenis gas maupun partikulat yang terdiri dari berbagai senyawa anorganik dan organik dengan berat molekul yang besar yang dapat langsung terhirup melalui hidung dan mempengaruhi kesehatan masyarakat di jalan raya dan sekitarnya. Jenis-jenis bahan pencemar dari kendaraan bermotor antara lain gas karbon monoksida (CO), nitrogen dioksida (N02), sulfur dioksida (S02), partilulat timah (Pb) dan hydro carbon (HC).
36
Gambar 1. Gas emisi bermotor
buangan
kendaraan
Resiko kesehatan yang dikaitkan dengan pencemaran udara di perkotaan secara umum, banyak menarik perhatian dalam beberapa dekade belakangan ini. Di banyak kota besar, gas buang kendaraan bermotor menyebabkan ketidak nyamanan pada orang yang berada di tepi jalan dan menyebabkan masalah pencemaran udara pula. Beberapa studi epidemiologi dapat menyimpulkan adanya hubungan yang erat antara tingkat pencemaran udara perkotaan dengan angka kejadian (prevalensi) penyakit pernapasan.
Oleh karena itu, untuk mengurangi resiko kesehatan akibat gas buang kendaraan bermotor tersebut, perlu ada langkah-langkah kongkrit untuk mengurangi tingkat pencemaran udara oleh kendaraan bermotor. Terdapat beberapa langkah yang dapat diambil salah satu diantaranya adalah mengembangkan teknologi yang ramah lingkungan dan dapat diperbaharui diantaranya penggunaan bahan-bakar biodiesel sebagai subtitusi motor diesel. PEMBAHASAN Biodiesel Biodiesel didefinisikan sebagai metil ester atau etil ester dari asam lemak (fatty ester) yang diproduksi dari minyak tumbuhan atau hewan dan memenuhi kualitas untuk digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel. Biodiesel memiliki sifat menyerupai minyak diesel/solar sehingga dapat menjadi bahan bakar alternatif bagi mesin diesel baik mesin kendaraan bermotor, kendaraan industri, alat-alat pertanian, genset, serta mesin kapal nelayan. Terdapat berbagai macam minyak yang dapat diproduksi menjadi biodiesel, meliputi minyak nabati murni, minyak jelantah, lemak hewan, dan algae. Namun yang paling umum digunakan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel adalah minyak nabati. Minyak nabati sebagai sumber utama biodiesel dapat dipenuhi oleh berbagai macam jenis tumbuhan seperti kelapa sawitt, jarak pagar, dan lain-lain.
Gambar 2. Biodiesel dari minyak jarak Dalam penggunaannya, biodiesel masih merupakan pencampur dengan berbagai tingkatan prosentase
terhadap solar. Pencampuran biodiesel dengan solar merupakan produk umum yang didistribusikan untuk penggunaan bahan bakar motor diesel di pasaran. Di Amerika misalnya, menggunakan sistem yang dikenal sebagai dengan faktor “B” untuk menyatakan jumlah bilangan pencampuran biodiesel dimana menggunakan campuran: jika didalam campuran bahan bakar tersebut memiliki kandungan bahan bakar 20% biodiesel diberi label B20, sedangkan biodiesel murni dinyatakan dalam label B100. Campuran 20% biodiesel dengan 80% petro-diesel atau B20 secara umum dapat digunakan tanpa memodifikasi mesin kendaraan. Biodiesel murni dapat digunakan dengan mengunakan B100, akan tetapi membutuhkan modifikasi mesin untuk menghindari masalah dalam perawatan dan performa mesin kendaraan. Standard TEeknis Standard Eropa untuk biodiesel adalah nomor EN 14214, yang mana dapat diartikan ke dalam standard nasional masing-masing negara yang dibentuk oleh CEN area (Committee for European Standardization). Sebagai contoh, untuk United Kingdom, BS EN 14214 dan untuk Jerman DIN EN 14214. Terdapat spesifikasi standard lain yaitu ASTM D6751 sebagai referensi standard yang umum digunakan di United States dan Kanada. Selain itu, terdapat juga penamaan DIN standard untuk 3 jenis biodiesel, yang mana dibuat sesuai dengan jenis sumber bahan baku: • RME (Rapeseed Methyl Ester), sesuai dengan DIN E 51606. • PME (Vegetable Methyl Ester), minyak sayur murni, sesuai dengan DIN E 51606. • FME (Fat Methyl Ester), produk minyak sayur dan lemak, sesuai dengan DIN V 51606. Dengan mengacu secara normatif pada beberapa standar di atas, Indonesia pun telah menetapkan syarat mutu, metode uji, syarat lulus uji, dan cara pengemasan melalui suatu standar yaitu Standar Nasional Indonesia (SNI 04-7182-2006). Standar ini digunakan untuk bahan bakar substitusi motor diesel yaitu sebagai bahan campuran (blending) dengan bahan bakar diesel pada kendaraan bermotor atau motor diesel lainnya. Bahan bakar diesel yang dicampurkan meliputi antara lain minyak solar, minyak diesel dan minyak bakar yang memenuhi persyaratan spesifikasi yang diterbitkan oleh instansi yang berwenang.
PENGARUH BIODIESEL TERHADAP EMISI GAS BUANG MESIN DIESEL .…(R. Suharto)
37
Tabel 1. Syarat mutu biodiesel ester alkil
6. Mengurangi asap hitam dari gas asap buang mesin diesel secara signifikan walaupun penambahan hanya 5% - 10% volume biodiesel kedalam solar. Biodiesel Ramah Lingkungan Gas CO2 di atmosfir terjadi antara lain karena pembakaran BBM termasuk solar. Jumlah CO2 yang berlebihan bersifat merusak lingkungan dengan efek rumah kaca yang ditimbulkannya. Dengan memanfaatkan minyak nabati sebagai bahan bakar, maka pembentukan CO2 di atmosfir diperkirakan hampir tidak ada. Hal ini disebabkan karena CO2 hasil pembakaran biodiesel akan dikonsumsi kembali oleh tanaman untuk kebutuhan proses fotosintesisnya (siklus karbon).
Sumber (SNI 04-7182-2006)
Keunggulan Biodiesel Menurut penelitian Tulus Burhanuddin Sitorus, ST,MT. (Pengujian Performansi Motor Diesel Dengan Bahan Bakar Biodiesel Dari Minyak Goreng Bekas, 2004), biodiesel memiliki beberapa kelebihan bila dibandingkan dengan solar murni. Beberapa keunggulan tersebut antara lain : 1. Angka cetane tinggi (>50), yaitu angka yang menunjukan ukuran baik tidaknya kualitas solar berdasarkan sifaf kecepatan bakar dalam ruang bakar motor diesel. Semakin tinggi bilangan cetane, semakin cepat terjadi pembakaran semakin baik efisiensi termodinamisnya. 2. Titik penyalaan (Flash Point) tinggi, yaitu temperatur terendah yang dapat menyebabkan uap Biodiesel menyala, sehingga biodiesel lebih aman dari bahaya kebakaran pada saat disimpan maupun pada saat didistribusikan dari pada solar. 3. Tidak mengandung sulfur dan benzene yang mempunyai sifat karsinogen, serta dapat diuraikan secara alami. 4. Menambah pelumasan mesin yang lebih baik dari pada solar sehingga akan memperpanjang umur pemakaian mesin. 5. Dapat dengan mudah dicampur dengan solar biasa dalam berbagai komposisi dan tidak memerlukan modifikasi mesin apapun.
38
Gambar 3. Siklus CO2 dan penggunaan biodiesel Selain mereduksi efek rumah kaca, penggunaan biodiesel juga akan meningkatkan kualitas udara lokal dengan mereduksi emisi gas berbahaya seperti carbon monoksida (CO), ozon (O3), nitrogen oksida (NOx) sulfur dioksida (SO2), hidrokarbon reaktif lainnya, serta asap partikel yang dapat terhirup. Penelitian Dampak Biodiesel terhadap Emisi Gas Buang Telah banyak penelitian yang dilakukan tentang biodiesel diantaranya oleh Dr. Istadi, ST, MT. (Diversifikasi Energi Dari Biomassa Dan Minyak Nabati, 2007), baik mengenai sumber bahan baku, teknologi produksi, performa mesin, maupun dampak penggunaannya terhadap lingkungan. Pada tahun 2003, Balai Besar Pengembangan Mekanisasi pertanian (BBMP Mektan) di Serpong telah melakukan pengujian aplikasi bahan bakar biodiesel pada motor diesel (5,5 HP) traktor pertanian. Pengujian dilakukan di laboratorium dan lapangan bekerja sama dengan Pusat Penelitian Kelapa Sawit, Medan, dan Laboratorium Balai
TEKNIS Vol. 7, No.1, April 2012 : 36 - 40
Thermodinamika Motor dan Propulasi (BTMP), Puspitek, Serpong. Pengujian di laboratorium berrtujuan mengamati dan mengukur unjuk kerja mesin seperti putaran poros mesin, torsi, daya, dan lain-lain. Pengujian yang dilakukan membandingkan motor diesel dengan menggunakan bahan bakar campuran solar dan biodiesel dengan diesel yang menggunakan bahan bakar solar murni. Perbandingan bahan bakar solar dan biodiesel adalah 90% : 10%, 80% : 20%, 70% : 30% dan seterusnya. Pada pengujian emisi gas buang diukur kadar kepekatan asap, karbonmonoksida (CO), hidrokarbon, CO2, dan O2. Pengujian emisi gas buang dilakukan pada bahan bakar solar dengan campuran biodiesel 30% dan 20%. Masing-masing bahan bakar diukur dengan putaran motor diesel 1.250, 1.500, dan 1.800 rpm. Hasil uji emisi gas buang menunjukkan bahwa bahan bakar campuran biodiesel memberi kan efek lingkungan yang lebih baik dibandingkan dengan solar murni (Tabel 1).
Gambar 4. Grafik konsentrasi CO2 vs variasi bahan bakar pada 1600 dan 1800 rpm Penelitian lainnya dilakukan oleh Adly Havendri di Laboratorium Konversi Energi, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Andalas, Kampus Limau Manis, Padang, yang menguji prestasi dan emisi gas buang motor bakar diesel menggunakan variasi campuran bahan biodiesel minyak jarak (jatropa curcas l) dengan solar. Parameter gas buang yang diukur dalam pengujian tersebut CO2, SO2, NOx, CO dan HC. Dari pengujian tersebut diketahui bahwa selain NOx, konsentrasi masing-masing parameter uji gas buang lainnya umumnya menurun seiring dengan meningkatnya prosentase biodiesel yang diberikan ke dalam bahan bakar solar. Hubungan antara konsentrasi masing masing parameter uji dengan variasi konsentrasi biodiesel dapat dilihat dari grafik berikut :
Gambar 5. Grafik konsentrasi SO2 vs variasi bahan bakar pada 1600 dan 1800 rpm Tabel 2. Emisi mesin diesel Yanmar TF 55 L dengan menggunakan bahan bakar solar dan campuran biodiesel
Gambar 6. Grafik konsentrasi NO2 vs variasi bahan bakar pada 1600 dan 1800 rpm
Gambar 7. Grafik konsentrasi CO vs variasi bahan bakar pada 1600 dan 1800 rpm
PENGARUH BIODIESEL TERHADAP EMISI GAS BUANG MESIN DIESEL .…(R. Suharto)
39
KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA
1. Nilai emisi CO2, SO2, dan CO yang dihasilkan pada penggunaan campuran solar-biodiesel mengalami penurunan dibandingkan dengan solar murni, baik pada putaran rendah maupun pada putaran tinggi. Semakin besar prosentase biodiesel, semakin rendah kadar CO2, SO2, dan CO yang dilepaskan melalui gas buang. Setelah dibandingkan dengan standar emisi yang berlaku dapat dikatakan penggunaan biodiesel sebagai campuran bahan bakar masih aman dan layak. 2. Nilai emisi NOx yang dihasilkan pada saat menggunakan campuran solar-biodiesel cenderung bertambah naik seiring dengan bertambahnya penambahan biodiesel. Secara umum, penggunaan biodiesel sebagai campuran bahan bakar menghasilkan konsentrasi NOx yang melebihi standar emisi yang berlaku. 3. Secara umum tidak terdapat perubahan yang signifikan pada prestasi motor diesel yang menggunakan campuran bahan bakar biodiesel minyak jarak dan solar jika dibandingkan dengan penggunaan solar murni. 4. Dari hasil pengujian dapat diambil kesimpulan bahwa biodiesel layak dijadikan sebagai altenatif pengganti solar.
Havendri Adly, 2008, Kaji Eksperimental Prestasi dan Emisi Gas Buang Motor Bakar Diesel Menggunakan Variasi Campuran Bahan Biodiesel Minyak Jarak (jatropa curcas l) dengan Solar. Laboratorium Konversi Energi, Jurusan Teknik esin, Fakultas Teknik, Universitas Andalas, Kampus Limau Manis, Padang Prihandana, Rama, dkk, 2006, Menghasilkan biodiesel Murah : Mengatasi Polusi dan Kelangkaan BBM, Agromedia Pustaka, Jakarta Sugiarto, Bambang, dkk, 2005, Studi Emisi Dan Heat Release Biodiesel Minyak Sawit Dan Minyak Jarak Pada Mesin Diesel Indirect Injection, JURNAL TEKNOLOGI, Edisi No. 2, Tahun XIX, Program Studi Teknik Mesin Pasca Sarjana BIT FTUI, Depok. http://2009oilwiki.pbworks.com http://www.bsn.or.id http://www.migas-indonesia.com http://picses.eu http://www.tempo.co.id
40
TEKNIS Vol. 7, No.1, April 2012 : 36 - 40
