Titik Kabut Kadar Air Bahan Pencemar Polutan

metode ASTM D 287 atau ASTM DI 298 dan mempunyai satuan kilogrammeter kubik kgm 3 . Kerapatan suatu fluida dapat didefinisikan sebagai massa per satuan volume, yaitu: ρ = v m 2.2 dengan rapat massa kgm 3 m = massa kg v = volume m 3

2.3.3 Tititk Nyala

Flash Point Titik nyala adalah titik temperatur terrendah dimana bahan bakar dapat menyala ketika bereaksi dengan udara. Bila nyala terus terjadi secara menerus maka suhu tersebut diinamakan titik bakar fire point. Titik nyala yang terlampau tinggi dapat menyebabkan keterlambatan penyalaan sementara apabila titik nyala terlampau rendah akan menyebabkan timbulnya denotasi yaitu ledakan kecil yang terjadi sebelum bahan bakar masuk ruang bakar. Hal ini juga dapat meningkatkan resiko bahaya saat penyimpanan. Semakin tinggi titik nyala dari suatu bahan bakar semakin aman penanganan dan penyimpanannya.Widyastuti, L.,2007

2.3.4 Titik Kabut

Cloud Point Titik kabut adalah temperatur pada saat bahan bakar mulai tampak “beerawan” cloudy, hal ini timbul karena munculnya kristal-kristral padatan di dalam bahan bakar.Walaupun bahan bakar masih bisa mengalir pada titik ini keberadaan kristal di dalam bahan bakar dapat mempengaruhi kelancaran aliran bahan bakar di dalam filter, pompa, dan injector. Sedangkan titik tuang pour point adalah temperatur terendah yang masih memungkinkan terjadinya aliran bahan bakar di bawah pour point bahan bakar tidak lagi bisa mengalir karena terbentuknya Kristal yang menyumbat aliran bahan bakar dan pada cloud point terjadi pada temperatur yang lebih tinggi dibandingkan dengan pour point. Universitas Sumatera Utara Pada umumnya permasalahan pada aliran bahan bakar terjadi pada temperatur diantara cloud point dan pour point pada saat keberadaan kristal mulai menggangu proses filtrasi bahan bakar. Oleh karena itu digunakan metode pengukuran yang lain untuk mengukur performansi bahan bakar pada temperatur rendah yakni Cold Filter Plugging Point CFPP dan Low Temperatur Flow Test LTFT dengan standart ASTM D 4539. Pada umumnya pour dan cloud point biodiesel lebih tinggi dibandingkan dengan solar. Untuk mengatasi hal itu dapat dipergunakan pencampuran biodiesel dengan solar,atau menambahkan adatif tertentu pada biodiesel,untuk mencegah terjadinya kristal- kristal yang terbentuk pada biodiesel Indartono, Y. S.,2006

2.3.5 Kadar Air

Water Contain Pada negara yang mempunyai musim dingin kandungan air yang terkandung dalam bahan bakar dapat membentuk kristal yang dapat menyumbat aliran bahan bakar. Selain itu keberadaan air dapat menyebabkan korosi dan pertumbuhan mikro organisme yang juga dapat menyumbat aliran bahan bakar. Sedimen dapat menyebabkan penyumbatan juga dan kerusakan mesin Indantono, Y. S.,2006

2.3.6 Bilangan Iodine

Number iodine Angka iodine pada biodiesel menunjukkan tingkat ketidakjenuhan senyawa penyusun biodiesel, padahal disisi lain keberadaan senyawa tak jenuh meningkatkan performansi biodiesel pada temperatur rendah karena senyawa ini memiliki titik leleh melting point yang lebih rendah sehingga berkorelasi pada cloud dan pour point yang juga rendah. Namun di sisi lain banyak senyawa lemak tak jenuh di dalam biodiesel memudahkan senyawa itu bereaksi dengan oksigen di atmosfer dan bisa terpolimerisasi membentuk material serupa plastik. Oleh karena itu terdapat batasan maksimal harga iodine yang diperbolehkan untuk biodiesel yaitu 115 berdasarkan standard SNI Biodiesel. Universitas Sumatera Utara Pengaruh naiknya ketidakjenuhan metil ester dapat menyebabkan gas CO 2 bertambah besarnya derajat ketidakjenuhan berhubungan dengan bilangan iod. Semakin panjang rantai karbon semakin rendah emisi gas buang CO 2 dan semakin tinggi bilangan iodine semakin rendah emisi gas buang CO 2 yang dihasilkan. Indantono, Y. S.,2006

2.4 Proses Pembuatan Biodiesel

Biodiesel dapat diperoleh dari minyak turunan kacang tanah dimana biji kacang tanah dihaluskan lalu dipanaskan melalui ekstraksi soxhleat apparatus sehingga nhexan mengikat minyak kacang tanah. Demikian untuk sampel selanjutnya sesuai dengan kebutuhan biodiesel yang diinginkan. Setelah diperoleh minyak kacang tanah + n-hexan, lalu dirotavapor agar n-hexan dapat dipisahkan dari minyak kacang tanah itu. Selanjutnya minyak kacang tanah ini ditransesterifikasi, dengan pelarut metanol, katalis KOH dan kosolven eter seperti diagram alir ini. Blok diagaram proses pembuatan biodiesel sebagai berikut : Proses Transesterifkasi Metil Ester Gliserol Transesterifikasi Rotavapor Ekstraksi Kacang tanah O O CH 2 –O – C- R 1 CH 3 – O –C –R 1 O Kosolven Eter O CH2-OH CH – O - C - R 2 + CH 3 OH CH 3 – O- C – R 2 + CH 2 - OH O Katalist KOH O CH 2 - OH CH –O - C - R 3 CH 3 - O – C – R 3 Eter Trigliserida + Metanol Campuran + Gliserol KOH Metil Ester Universitas Sumatera Utara Dimana R 1, R 2, R 3 merupakan hidrokarbon rantai panjang dari asam lemak jenuh dan tak jenuh. Hamid, T.,2003 Tabel 2.2. Struktur Kimia Asam Lemak Nama Asam Lemak Jumlah Atom Karbon dan Ikatan Rangkap Rumus Kimia Kaprilat C 8 CH 3 CH 2 6 COOH Kaprat C 10 CH 3 CH 28 COOH Laurat C 12 CH 3 CH 2 10 COOH Miristat C 14 CH 3 CH 2 12 COOH Palmitat C 16.0 CH 3 CH 2 14 COOH Palmitoleat C 16.1 CH 3 CH 2 5 CH=CHCH 2 7 COOH Stearat C 18.0 CH 3 CH 216 COOH Oleat C 18.1 CH 3 CH 2 7 =CHCH 2 7 COOH Linoleat C 18.2 CH 3 CH 2 4 CH=CHCH 2 CH=CHCH 2 7 COOH Linolenat C 18.3 CH 3 CH 2 2 CH=CHCH 2 CH=CHCH 2 CH=CHCH 2 7 COOH Arachidat C 20.0 CH 3 CH 2 18 COOH Naibaho, K., 2009 Transesterifikasi disebut alkoholisis adalah pertukaran antara alkohol dengan suatu ester untuk membentuk ester lain pada suatu proses yang mirip dengan hidrolisis,kecuali pada penggunaan alkohol untuk menggantikan air. Proses ini telah digunakan secara luas untuk mengurangi viskositas trigliserida. Alkoholisis adalah reaksi reversible yang terjadi pada temperatur ruang dan berjalan dengan lambat tanpa dibantu dengan katalis. Untuk mendorong reaksi kearah kanan dapat dilakukan dengan menggunakan alkohol berlebih Widyastuti, L.,2007. Reaksi antara minyak trigliserida dengan alkohol disebut transesterifikasi . Alkohol direaksikan dengan ester untuk menghsilkan ester baru sehingga terjadi pemecahan senyawa trigliserida untuk mengadakan migrasi gugus alkil antar ester dan ester baru yang dihasilkan adalah metil ester biodiesel. Darnoko, 2000 Universitas Sumatera Utara Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan transesterifikasi : 1. Suhu Kecepatan reaksi secara kuat dipengaruhi oleh temperatur reaksi pada ummnya reaksi ini dapat dijalankan pada suhu mendekati titik didih metanol 65 o C pada tekanan atmosfer. Kecepatan reksi akan meningkat sejalan dengan kenaikan temperatur semakin tinggi temperatur berarti semakin banyak yang dapat digunakan oleh reaktan untuk mencapai energi aktivasi. Arhenius mengatakan bahwa hubungan antara konstanta kecepatan reaksi dengan temperatur mengikuti persamaan sebagai berikut: K = A 2.3 Keterangan K = konstanta kecepatan reaksi R = konstanta gas A = factor frekuensi T = suhu absolute E = energi aktivasi 2. Waktu reaksi Semakin lama waktu reaksi maka semakin banyak produk yang dihasilkan karena ini akan memberikan kesempatan rektan untuk bertumbukan satu sama lain. Namun setelah kesetimbangan tercapai tambahan waktu reaksi tidak akan mempengaruhi reaksi. Penelitian yang menggunakan lama reaksi 3 jam Azis., 2005 3. Katalis Katalis berfungsi untuk mempercepat reaksi dengan menurunkan energi aktivasi reaksi namun tidak menggeser letak kesetimbangan. Tanpa katalis rekasi transesterifikasi baru dapat berjalan pada suhu sekitar 250°C. Penambahan katalis bertujuan untuk mempercepat reaksi dan menurunkan kondisi operasi. Katalis yang dapat digunakan adalah katalis asam, katalis basa ataupu penukar ion. Dengan katalis basa reaksi dapat berjalan pada suhu kamar sedangkan katalis Universitas Sumatera Utara asam pada umumnya memerlukan suhu reaksi diatas 100°. Katalis yang digunakan dapat berupa katalis homogen maupun hetrogen. katalis homogen adalah katalis yang mempunyai fase yang sama dengan reaktan dan produk sedangkan katalis hetrogen adalah katalis yang fasenya berbeda dengan reaktan dan produk. Katalis homogen yang banyak digunakan adalah alkoksida logam, seperti KOH dan NaOH dalam alkohol, selain itu dapat juga digunakan katalis asam cair misalnya asma sulfat, asam klorida dan asam sulfonat. Penggunaan katalis homogen mempunyai kelemahan, yaitu bersifat korosif, sulit dipisahkan dari produk dan katalis tidak dapat digunakan kembali. Saat ini banyak industri menggunakan katalis hetrogen yang mempunyai banyak keuntungan dan sifatnya yang ramah lingkungan yaitu tidak bersifat korosif, mudah dipisahkan dari produk dengan cara filtrasi serta dapat digunakan berulang kalidalam jangka waktu yang lama. Katalis basa KOH, NaOH lebih efisien dibanding dengan katalis asam pada reaksi tansesterifikasi. Transmetillasi terjadi kira-kiara 4000 kali lebih cepat dibandingkan dengan katalis asam dengan jumlah yang sama. Konsentrasi katalis basa divariasikan antara 0,5 – 1,5 dari massa minyak. Widyastuti, L., 2007 4. Pengadukan Pada reaksi transesterifikasi reaktan-reaktan awalnya membentuk sistim cairan dua fasa. Reaksi dikendalikan oleh difusi diantara diantara fase-fase yang berlangsung lambat. Seiring dengan terbentuknya metil ester ia bertindak sebagai pelarut tunggal yang dipakai bersama oleh reaktan-reaktan dan sistim dengan fase tunggalpun terbentuk. Dampak pengadukan ini sangat signifikan selama reaksi. Setelah sistim tunggal terbentuk maka pengudukan menjadi tidak lagi mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap reaksi. Pengadukan dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan campuran reaksi yang bagus. Pengadukan yang tepat akan mengurangi hambatan antar massa. Pengadukan transesterifikasi 1500 rpm Purwono, S., 2003. Universitas Sumatera Utara 5. Perbandingan Reaktan Variabel penting lain yang mempengaruhi hasil ester adalah rasio molar antara alkohol dan minyak nabati. Stoikiometri reaksi transesterifikasi memerlukan 1 mol minyak trigliserida memerlukan 6 mol metanol menggunakan rasio molar alkohol-minyak = 1 : 6. Terlalu banyak alkohol yang dipakai menyebabkan biodiesel mempnyai viskositas yang rendah dibandingkan viskositas solar juga akan menurunkan titik nyala flas point. Hal ini disebabkan karena pengaruh sifat-sifat alkohol yang mudah terbakar. Perbandingan alkohol minyak = 1 : 2,2 etanol : minyak. Kusmiyati, 1995

2.5 Bahan Bakar Diesel Solar

Bahan bakar solar tersusun atas ratusan rantai hidrokarbon yang berbeda, yaitu pada rentang 12 sampai 18 rantai karbon. Hidrokarbon yang terdapat dalam minyak solar meliputi paraffin, naftalena, olefin dan aromatic mengandung 24 aromatic berupa benzene, toluene, xilena dan lain-lain, dimana temperatur penyalaannya akan menjadi lebih tinggi dengan adanya hidrokarbon volatile yang lebih banyak. Universitas Sumatera Utara Tabel 2.3. Karakteristik Solar Batasan Metode Uji ASTMlain NO Karakteristik UNIT MIN MAX ASTM IP 1 Angka Setana 45 - D-613 2 Indeks Stana 48 - D4737 3 Berat Jenis pada 15 C Kgm 3 815 870 D-1298 D-4737 4 Viskositas pada 40 C Mm2sec 2.0 5.0 D-445 5 Kandungan Sulfur mm - 0.35 D-1552 6 Distilasi : T95 °C - 370 D-86 7 Titik Nyala °C 60 - D-93 8 Titik Tuang o C - 18 D-97 9 Karbon Residu merit - Kelas I D-4530 10 Kandungan Air Mgkg - 500 D-1744 11 Biological Grouth - Nihil 12 Kandungan FAME vv - 10 13 Kandungan Metanol Etanol vv Tak Terdeteksi D-4815 14 Korosi bilah tembaga Merit - Kelas I D-130 15 Kandungan Abu mm - 0.01 D-482 16 Kandungan Sedimen mm - 0.01 D-473 17 Bilangan Asam Kuat mgKOHgr - D-664 18 Bilangan Asam Total mgKOHgr - 0.6 D-664 19 Partikulat Mgl - - D-2276 20 Penampilan Visual - Jernih dan terang 21 Warna No.ASTM - 3.0 D-1500 Wahyuni, A. I.,2008

2.6 Pemakaian

Biodiesel Sebagai Bahan Bakar Diesel Dari hasil penelitian penelitian yang telah dilakukan untuk mempelajari berbagai efek pamakaian minyak nabati sebagai bahan bakar motor diesel baik secara murni biodiesel 100 B100 maupun campuran biodiesel dengan solar seperti B10, B20 dan seterusnya menunjukkan bahwa kinerja motor diesel yang memakai biodiesel sebagai bahan bakar adalah mendekati dengan dengan kinerja motor diesel Jadi sifat-sifat fisis biodiesel masih mendekati sifat-sifat fisis bahan bakar solar. Agar biodiesel dapat dipergunakan sebagai pengganti bahan bakar diesel maka sifat-sifat fisis biodiesel harus sama dengan sifat-sifat fisis solar. Universitas Sumatera Utara Jika sifat-sifat fisis biodiesel belum sama dengan sifat-sifat fisis solar akan menyebabkan derajat atomisasi minyak biodiesel pada sistim injeksi akan kurang baik dari pada bahan bakar solar.Wibowo, C. S., 2008 Untuk mendapatkan kinerja yang optimum pada sistim injeksi motor diesel ada 3 pilihan yang dapat dilakuklan,yaitu : 1. Modifikasi sifat-sifat fisika-kimia minyak nabati,agar sesuai dengan sifat-sifat fisika-kimia bahan bakar diesel. 2. Modifikasi peratan injeksi untuk mendapatkan atomisasi yang memuaskan pada ruang bakar mesin. 3. Kombinasi dari kedua modifikasi diatas Dan yang dilakukan sekarang oleh peneliti-peneliti ilmiah adalah modifikasi sifat- sifat fisika-kimia minyak nabati sebagai berikut : 1. Menggunakan campuran minyak nabati dengan bahar bakar diesel fosil solar 2. Mengubah komposisi kimiawinya melalui suatu proses sederhana seperti proses transesterifikasi Pada penelitian ini dipergunakan campuran biodiesel turunan kacang tanah dengan bahan bakar solar dapat disebut B10 dan B20.

2.7 Emisi Gas Buang

2.7.1 Bahan Pencemar Polutan

Bahan pencemar polutan yang berasal dari gas buang dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kategori sebagai berikut : 1. Sumber Polutan dibedakan menjadi polutan primer atau sekunder. Polutan primer seperti nitrogen oksida NOx dan karbon-karbon HC langsung dibuang ke udara bebas dan mempertahankan bentuknya seperti pada saat pembuangan. Polutan sekunder seperti ozon O 3 dan peroksiasetil nitrat PAN adalah polutan yang terbentuk di atmosfer melalui reaksi fotokimia atau oksidasi. Universitas Sumatera Utara 2. Komposisi Kimia Polutan dibedakan menjadi organik dan inorganik. Polutan organik mengandung karbon dan hydrogen,juga beberapa elemen seperti oksigen, nitrogen, sulfur atau fosfor. Contohnya hidrokarbon, alkohol, ester dan lain- lain.Polutan inorganik seperti karbon monoksida CO, karbonat, nitrogen oksida, ozon dan lain-lain. 3. Bahan penyusun Polutan dibedakan menjadi partikulat atau gas. Partikulat dibagi menjadi padatan, dan cairan seperti debu, asap, abu, kabut dan spray. Partikulat dapat bertahan di atmosfer sedangkan polutan berupa gas tidak bertahan di atmosfer dan bercampur dengan udara bebas. a. Partikulat Polutan patikulat yang berasal dari kendaraan bermotor umumnya merupakan fasa padat yang terdispersi dalam udara dan magnetik asap.Fasa padatan tersebut berasal dari pembakaran tak sempurna bahan bakar dengan udara sehingga terjadi tingkat ketebalan asap yang tinggi. Selain itu partikulat juga mengandung timbal yang merupakan bahan aditif untuk meningkatkan kinerja pembakaran bahan bakar pada mesin kenderaan. Apabila butir-butir bahan bakar yang terjadi pada penyemprotan ke dalam silinder motor terlalu besar atau apabila butir-butir berkumpul menjadi satu maka akan terjadi dekomposisi yang menyebabkan terbentuknya karbon- karbon padat atau angus. Hal ini disebabkan karena pemanasan udara yang bertempratur tinggi tetapi penguapan dan pencampuran bahan bakar dengan udara yang ada didalam silinder tidak dapat berlangsung sempurna terutama pada saat-saat dimana terlalu banyak bahan bakar disemprotkan yaitu pada waktu daya motor akan diperbesar misalnya untuk akselerasi maka terjadinya angus itu tidak dapat dihindarkan. Jika angus yang terjadi itu terlalu banyak maka gas buang yang keluar dari gas buang motor akan berwarna hitam. Naibaho, K.,2009 Universitas Sumatera Utara b. UHC Unburned Hidrocarbon Hidrokarbon yang tidak terbakar dapat terbentuk tidak hanya karena campuran udara bahan bakar yang gemuk, tetapi bias saja pada campuran kurus bila suhu pembakarannya rendah dan lambat serta bagian dari dinding ruang pembakarannya yang dingin dan agak besar. Motor memancarkan banyak hidrokarbon jika baru saja dihidupkan atau berputar bebas atau pemanasan. Pemanasan dari udara yang masuk dengan menggunakan gas buang meningkatkan penguapan dari bahan bakar dan mencegah pemancaran hidrokarbon. Jumlah hidrokarbon tertentu selalu ada dalam penguapan bahan bakar ditangki bahan bakar dan dari kebocoran gas yang melalui celah antara silinder dari torak masuk kedalam poros engkol,yang disebut dengan blow by gasses gas lalu. Pembakaran tak sempurna pada kendaraan juga akan menghasilkan gas buang yang mengandung hidrokarbon. Hal ini pada motor diesel terutama disebabkan oleh campuran lokal udara bahan bakar tidak dapat mencapai batas mampu bakar. c. Carbon Monoksida CO Karbon dan oksigen dapat bergabung membentuk senyawa karbon monoksida CO sebagai hasil pembakaran yang tidak sempurna dan karbon dioksida CO 2 Sebagai hasil pembakaran sempurna. karbon monoksida merupakan senyawa yang tidak berbau, tidak berasa dan pada suhu udara normal berbentuk gas yang tidak berwarna. Gas ini akan dihasilkan bila karbon yang terdapat dalam bahan bakar kira-kira 85 dari berat dan sisanya hidrogen terbakar tidak sempurna karena kekurangan oksigen. Hal ini terjadi bila campuran udara bahan bakar lebih gemuk dari pada campuran stoikiometris dan terjadi selama idling dapat beban rendah atau pada output maksimum. Karbon monoksida tidak dapat dihilangkan jika campuran udara bahan bakar gemuk, bila campuran kurus karbon monoksida tidak terbentuk. Universitas Sumatera Utara d. Nitrogen Oksida NO X Senyawa nitrogen oksida yang sering menjadi pokok pembahasan dalam masalah polusi udara adalah NO dan NO 2. Kedua senyawa ini terbuang langsung ke udara bebas dari hasil pembakaran bahan bakar. Nitrogen monoksida NO merupakan gas berwarna coklat kemerahan dan berbau tajam. Gas NO merupakan gas yang berbahaya karena mengganggu syaraf pusat.gas NO terjadi karena adanya reaksi antara N 2 dan O 2 Naibaho, K., 2009 Persamaan reaksi N 2 dan O 2 sebagai berikut : O 2 2O N 2 + O NO + N N + O 2 NO + O 2.7.2 Pengendalian Emisi Gas Buang Tingkat polusi udara dari mesin kendaraan tidak hanya dipengaruhi oleh teknologi pembakaran yang diterapkan dalam sistim itu saja tetapi juga besar dipengaruhi oleh mutu bahan bakar yang dipakai. Dari segi kualitas bahan bakar Indonesia sangat jauh tertinggal dari negara-negara lain. Emisi gas buang yang dihasilkan oleh pembakaran kendaraan bermotor pada umumnya berdampak negatif terhadap lingkungan.Untuk mengatasi kendaraan bermotor diesel yang menghasilkan emisi gas buang yang relatif besar sehingga terjadi pencemaran lingkungan tidak ramah lingkungan dipergunakan bahan bakar B10 dan B20 yang dapat menurunkan emisi gas buang sehingga pencemaran udara dapat diperkecil atau bahan bakar ini ramah lingkungan. Universitas Sumatera Utara

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan dibeberapa tempat yaitu : 1. Untuk proses ekstraksi dilakukan di Jln. Gagak Raya No.03.P.Mandala Medan 2. Untuk proses transesterifikasi dilakukan di Laboratorium Kimia Anorganik MIPA USU Medan 3. Untuk penelitian sifat-sifat fisiko-kimia karakteristik Biodiesel dilakukan di di Laboratorium Pusat Penelitian Kelapa Sawit PPKS atau Indonesian Oil Palm Reaseach Institute IOPRI Jln Brigjen Katamso No. 51 Kp. Baru Medan. 4. Untuk proses emeisi gas buang B10 dan B20 dilakukan di Auto 2000,Jln. Jend. Gatot Subroto No. 220 Medan Waktu penelitian selama 5 bulan mulai Desember 2009 sampai April 2010.

3.2 Bahan dan Alat 1.

Untuk proses ekstraksi kacang tanah. Bahan yang digunakan : - Kacang tanah sebanyak 10 kg - Alkohol n-hexan secukupnya - Kertas saring secukupnya Alat yang digunakan : - Soxhleat apparaatus - Pompa air untuk pendingin - Lumpang - Mixer - Neraca dan Gelas uku Universitas Sumatera Utara