Pemamfaatan Minyak Sereh Sebagai Zat Aditif Pada Blending Bahan Bakar Solar Dan Bio Diesel Untuk Penurunan Emisi Gas Buang Pada Kenderaan Bermotor

PEMAMFAATAN MINYAK SEREH SEBAGAI ZAT ADITIF

PADA BLENDING BAHAN BAKAR SOLAR DAN BIO

DIESEL UNTUK PENURUNAN EMISI GAS BUANG

PADA KENDERAAN BERMOTOR

TESIS Oleh :

MARIANI SEBAYANG

107006012/KIM

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2013

PEMAMFAATAN MINYAK SEREH SEBAGAI ZAT ADITIF

PADA BLENDING BAHAN BAKAR SOLAR DAN BIO DIESEL

UNTUK PENURUNAN EMISI GAS BUANG

PADA KENDERAAN BERMOTOR

TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Megister Sains dalam Program Studi Ilmu Kimia pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sumatera Utara

Oleh :

MARIANI SEBAYANG

107006012/KIM

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2013

Judul Tesis

:

PEMAMFAATAN MINYAK SEREH SEBAGAI

ZAT ADITIF PADA BLENDING BAHAN

BAKAR SOLAR DAN BIO DIESEL UNTUK

PENURUNAN EMISI GAS BUANG PADA

KENDERAAN BERMOTOR

Nama Mahasiswa : MARIANI SEBAYANG

Nomor Pokok : 107006012

Program Studi : Magister Ilmu Kimia

Menyetujui, Komisi Pembimbing

(Dr. Mimpin Ginting, MS)

Ketua Anggota

(Prof.Dr. Tonel Barus)

Ketua Program Studi Dekan

(Prof. Basuki Wirjosentono, M.S, Ph. D) (Dr. Sutarman, M.Sc)

Telah diuji pada

Tanggal : 03 Juli 2013

______________________________________________________________________

PANITIA PENGUJI TESIS

KETUA : Dr. Mimpin Ginting, MS Anggota : 1. Prof.Dr. Tonel Barus

2. Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D. 3. Prof. Seri Bima Sembiring, MSc 4. Dr. Hamonangan Nainggolan, MSc

PERNYATAAN ORISINALITAS

PEMAMFAATAN MINYAK SEREH SEBAGAI ZAT ADITIF

PADA BLENDINGBAHAN BAKAR SOLAR DAN BIO DIESEL

UNTUK PENURUNANEMISI GAS BUANG PADA KENDERAAN

BERMOTOR

TESIS

Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya Tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.

Medan , Iuli 2013

Mariani Sebayan NIM : 107006012

PERNYATAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai Sivitas Akademika Universitas Sumatera Utara , saya yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Mariani Sebayang Nomor Pokok : 107006012

Program Studi : Magister Ilmu Kimia Jenis Karya Ilmiah : Tesis

Demi pengembangan ilmu pengetahuan , menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti , Non – Eksklusif (Non-Exclusif Royalty Free Right ) atas Tesis saya yang bejudul :

PEMAMFAATAN MINYAK SEREH SEBAGAI ZAT ADITIF

PADA BLENDING BAHAN BAKAR SOLAR DAN

BIO DIESEL UNTUK PENURUNAN EMISI GAS

BUANG PADA KENDERAAN BERMOTOR

Beserta perangkat yang ada ( jika diperlukan ). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat , mengelola dalam bentuk data – base , merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebaga penulis dan sebagai pemenang dan atau sebagai pemilik hak cipta.

Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan , 3 juli 2013

MARIANI SEBAYANG NIM : 107006012

RIWAYAT HIDUP

Nama : Mariani Sebayang Tempat/Tanggal lahir : Medan, 5 April 1960

Alamat Rumah : Jl. Medan Tenggara VII no I-2 Komplek PTKI Medan. E-mail : mariani.sebayang@yahoo.co.id

Instansi : Pendidikan Teknologi Kimia Industri Medan Alamat Kantor : Jl. Medan Tenggara VII Medan

Pendidikan :

SD : SD Negeri 36 Medan (1966-1972) SMP : SMP Tunas Kartika Medan (1972-1975)

SMA : SMA Tunas Kartika Medan (1975-1979) STRATA-1 : USU Medan Jurusan T.Kimia (1979-1987)

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa karena berkat dan RahmatNya, saya dapat menyelesaikan penulisan tesis ini sebagai tugas akhir dalam jenjang Magister.

Saya menyadari bahwa tesis ini masih banyak kekurangan, baik dalam penulisan kata mungkin juga bobot ilmiahnya. Pendapat dan saran dari pembaca diterima dengan senang hati untuk kesempurnaan tesis ini.

Selesainya penulisan tesis ini, bukanlah semata – mata karena kemampuan saya sendiri, tetapi berkat sarana, bimbingan dan dorongan dari berbagai pihak, untuk itu saya ucapkan terima kasih :

Kepada Universitas Sumatera Utara, karena telah memberi wadah pendidikan kepada saya untuk melanjutkan pendidikan.

Bapak Prof.Dr.dr.Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM),Sp.A(K) sebagai Rektor Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan kesempatan dan fasilitas kepada penulis untuk menyelesaikan pendidikan di Magister Kimia.

Bapak Dr. Sutarman, M.Sc sebagai Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam atas kesempatan yang diberikan menjadi mahasiswa Program Magister Kimia.pada Fakultas MIPA USU Medan.

Kepada Bapak Dr. Mimpin Ginting,MS dan Bapak Prof.Dr. Tonel Barus, sebagai pembimbing 1 dan 2 saya, dan juga kepada Bapak Prof. Basuki Wirjosentono. MS,Ph.D (Ketua Program Studi dan dosen penguji), Bapak Prof.Dr. Seri Bima Sembiring, MSc, serta Bapak Dr.Hamonangan Nainggolan, MSc sebagai dosen penguji yang telah banyak memberi saran dan masukan.

Kepada Bapak Ir.H.Mansyur.M.Si kepala Pendidikan Teknologi Kimia Industri (PTKI) yang telah memberikan bantuan dan dorongan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan studi S2.

Kepada seluruh staf dosen yang memberi kuliah di Program Magister Kimia maupun pegawai yang telah banyak membantu

Kepada suami saya Firdaus Ginting dan anak anak saya Noel Denista Ginting dan Shania Yosephin Ginting dan keluarga yang telah banyak memberi semangat dan dorongan.

Pihak-pihak yang tidak dapat saya tuliskan satu persatu tetapi begitu banyak bantuannya selama saya mengerjakan tesis ini.

Medan, Juli 2013 Hormat Saya,

PEMAMFAATAN MINYAK SEREH SEBAGAI ZAT ADITIF

PADA BLENDING BAHAN BAKAR SOLAR DAN BIO DIESEL

UNTUK PENURUNAN EMISI GAS BUANG

PADA KENDERAAN BERMOTOR

ABSTRAK

Penelitian tentang pemamfaatan minyak sereh (sitronellal oil ) sebagai zat aditif pada blending bahan bakar solar dengan biodiesel untuk penurunan emisi gas buang pada kenderaan bermotor telah dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan performansi motor diesel yang menggunakan bahan bakar campuran bio solar dengan zat aditif terhadap solar dan untuk memperoleh perbandingan emisi gas buang yang dihasilkan motor diesel berbahan bakar solar dengan zat aditif terhadap solar. Penelitian ini dilakukan dengan skala laboratorium , sebagai objek (bahan ) dalam penelitian ini adalah minyak sereh wangi. Perlakuan yang diperlakukan yaitu mengisolasi minyak sereh dengan destilasi Stalh dan dianalisis komponen kimianya dengan GC-MS. Dari hasil kromatografi gas minyak sereh ditemukan 15 jenis senyawa dengan kandungan senyawa utama adalah Sitronellal 33,17 %. Pemblendingan dengan bahan bakar biosolar ( B20 ) dan bahan aditif minyak sereh dilakukan pada suhu kamar dengan konsentrasi 0,1% , 0,2% , 0,3% , dan 0,4% . Dari hasil blending bahan bakar dan minyak sereh dilakukan uji karakteristik yang meliputi : densitas , viskositas , titik nyala , dan kadar air serta emisi gas buang yang terdiri dari CO , CO2 , HC, O2

dan NOX . Hasil karateristik untuk penilaian densitas , viskositas , titik nyala dan kadar

air memenuhi karakteristik dari solar sebagai pembanding dan memenuhi batas spesifikasi solar. Dari hasil uji karakteristik emisi gas buang dengan menggunakan

Auto Gas Analyzer , pada blending biosolar B20 dan minyak sereh dengan konsentrasi 0,4% , diperoleh penurunan dari gas CO2 sebesar 6,18% ; CO sebesar 0,3% : O2

sebesar 0,45% : HC sebesar 5,36 ppm dan gas NOx

Kata kunci : Minyak sereh , Zat aditif , Biodisel , Biosolar , Emisi gas buang.

sebesar 0,7 % . Dari hasil penelitian ini mengidentifikasikan bahwa penambahan zat aditif minyak sereh pada blending biosolar merupakan bahan bakar yang lebih ramah lingkungan dibandingkan tanpa menggunakan bahan aditif.

THE UTILIZATION OF LEMONGRASS OIL AS THE SUBSTANCE OF ADDITIVE BLENDING DIESEL FUEL AND BIODIESEL TO

DECREASE EXHAUST GAS EMISSIONS IN MOTOR RACING ABSTRACT

Research on the utilization of lemongrass oil ( oil sitronellal ) as additives blending diesel fuel with biodiesel to decrease emissions in motor vehicles has been carried out . This study aimed to compare the performance of diesel engines using bio- diesel fuel blend with additives to diesel and to obtain comparative exhaust emissions produced diesel engine fueled with diesel fuel additives for diesel . The research was carried out with a laboratory scale , as an object ( material ) in this study is the citronella oil . Treatment that isolates treated with lemongrass oil distillation Stalh and chemical components were analyzed by GC - MS . From the results of gas chromatography lemongrass oil found 15 types of compounds with the main matter content was 33.17 % Sitronellal . The blending with biodiesel fuel ( B20 ) and lemongrass oil additives performed at room temperature with a concentration of 0.1 % , 0.2 % , 0.3 % , and 0.4 % . From the results of blending fuel oil and lemongrass oil test characteristics include : density , viscosity , flash point , and moisture content as well as exhaust emissions consisting of CO , CO2 , HC , O2 and NOx . Assessment results for the characteristics of density , viscosity , flash point and water content meets the characteristics of diesel as a comparison and to meet specification limits solar . From the test results with the exhaust emission characteristics using Auto Gas Analyzer , on B20 biodiesel blending and lemongrass oils with concentrations of 0.4 % , obtained by reduction of CO2 gas by 6.18 %, 0.3% CO : O2

Keywords : lemongrass oil , additives , biodiesel , Biosolar , exhaust emissions .

0.45 % : HC at 5.36 ppm and NOx gases by 0.7 % . From the results of this study indicated that the addition of lemongrass oil additives on blending biodiesel is a fuel that is more environmentally friendly than without the use of aditif.

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK……… i

ABSTRACT ……….. ii

KATA PENGANTAR………. iii

DAFTAR ISI ……….. v

DAFTAR TABEL……… viii

DAFTAR GAMBAR ……….. ix

DAFTAR LAMPIRAN……… x

BAB 1 PENDAHULUAN ……….. 1

1.1 Latar Belakang ……… 1

1.2 Permasalahan ……… 3

1.3 TujuanPenelitian ……….. 3

1.4 ManfaatPenelitian ………. 3

1.5 TempatPenelitian ………. 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ……… 5

2.1 TanamanSereh ……… 5

2.1.1 PerkembanganTeknologiPengolahanMinyakSereh.. 6

2.1.2 MetodePenyulingan (Destilasi) ……….. 7

2.1.3 KandunganMinyakSerehwangi………. 8

2.1.4 StandarMutuMinyaksereh ……… 11

2.2 Refinery Bleached Deodorized Palm Oil 12 2.3 Metanol 13

2.4 Katalis 14 2.5 Biodiesel 15 2.5.1 PembuatanBiodisel 15 2.5.1.1 Esterifikasi 15 2.5.1.2 Transesterifikasi 16 2.5.2 KarakteristikBiosolar 17

2.6 BahanBakarSolar 19 2.7 Biosolar 19 2.7.1 KeunggulanBiosolar 20

2.7.2 KelemahanBiosolar 21

2.8 ZatAditif 21

2.9 Blending bioaditifterhadapbahanbakar solar 23

2.11 Pengaruh zat aditif terhadap emisi gas buang 25 2.12 Analisa Karakteristik dan Emisi gas buang 26

2.12.1 Viskositas 26

2.12.2 Titiknyala 26

2.12.3 Pengukuran Densitas 27 2.12.4 Kromatografi Gas SpektrometriMassa(GC-MS) 27 2.12.5 KromatografiGas 28 2.12.6 Spektrum Massa 28 2.12.7 PengujianEmisi Gas buang 29

BAB 3 METODE PENELITIAN 30

3.1 Alat dan Bahan 30

3.1.1 Alat 30

3.1.2 Bahan 30

3.2 Prosedur Penelitian 30 3.2.1 Pengolahan Minyak sereh 30 3.2.2 Proses pembuatan biodiesel dari RBDPO 31 3.2.3 Pemblendingan atau Proses pencampuran 31 3.2.3.1 Penentuan Viskositas 32 3.2.3.2 Pengukuran Densitas 33 3.2.3.3 Penentuan Flash point(Titiknyala) 33 3.2.3.4 ProsedurPelaksanaanEmisi gas buang 34 3.3.1 Diagram alir perolehan Minyak sereh 35 3.3.2 Diagram alir proses produksiBiodiesel 36 3.3.3 Diagram alir Blending MinyakserehdanBiosolar 37 BAB 4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 38

4.1 Hasil Penelitian 38 4.1.1 Hasil Trasesterifikasi RBDPO dan Hasil Isolasi Minyak

sereh dari sereh wangi 38 4.1.2 Analisa Kromatografi Gas-Spektroskopi Massa (GC-MS)

Biodiesel 38

4.1.3 Hasil Analisa dengan GC-MS dari Minyak sereh 39 4.1.4 Struktur Kimia Minyak Sereh 42 4.1.5 Hasil Analisis dengan GC-MS bahan bakar 44 4.1.6 Hasil Uji Karakteristik 45 4.1.7 Hasil pengujian Emisi Gas Buang pada rpm 1600-2400 47 4.1.8 Hasil Pengujian Gas Buang O2 pada rpm 1600-2400 50 4.1.9 Hasil pengujian Emisi gas buang Nox pada rpm 1600-2400 51

4.2 Pembahasan 52

4.2.1 Hasil Pengujian Densitas 52 4.2.2 Hasil Pengujian Viskositas 59 4.2.3 Hasil Pengujian Titik nyala 59 4.2.4 Hasil Pengujian Emisi gas buang CO2 59

4.2.5 Hasil Pengujian Emisi gas buang CO2

4.2.6 Hasil Pengujian Emisi gas buang HC 60 60 4.2.7 Hasil Pengujian Emisi gas buang O2

4.2.8 Hasil Pengujian Emisi gas buangNO

60

X . 61

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 62

5.1 Kesimpulan 62

5.2 Saran 62

DAFTAR PUSTAKA 63

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

2.1 Standar Mutu Minyak Sereh Wangi di Indonesia 12 2.2 Standar Biodisel ASTM (ASTM D6751) 11

2.3 Kualitas Minyak Solar 19

2.4 Nilai baku mutu emisi gas buang kenderaan bermotor 28 3.1 Komposisi blending minyak sereh, Biodiesel dan solar (B20) 35 4.1 Komponen senyawa biodiesel dari RBDPO 39 4.2 Komponen Senyawa Minyak Sereh 37 4.3 Hasil Analisa GC-MS Solar 38 4.4 Hasil Uji karakteristik Biodiesel, Solar, Minyak Sereh dan Hasil

Blending B20+Minyak Sereh 39 4.5 Hasil Pengujian Gas Buangan CO2

4.6 Hasil Pengujian Gas Buangan CO pada 1600-2400 41

40

4.7 Hasil Pengujian Gas Buang HC pada rpm 1600-2400 49 4.8 Hasil pengujian Gas Buang O2

4.9 Hasil Pengujian Gas Buang NOx pada rpm 1600-2400 51 pada rpm 1600-2400 50

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman

2.1 Tanaman Sereh Wangi 6 2.2 Struktur Sitronelal 9

2.3 Struktur Geraniol 10

2.4 Struktur Sitronellol 10 2.5 Reaksi Proses Transestrifikasi 13 4.2 Kromatogram GC Sampel Minyak Sereh 30 4.3 Struktur Kimia Minyak Sereh 44 4.4 Kromatogram GC Sampel Bahan Bakar Solar 44 4.5 Hasil Pengujian Gas Buang CO pada rpm 1600-2400 48 4.6 Hasil Pengujian Gas Buang HC pada rpm 1600-2400 49 4.7 Grafik % HC terhadap produk Bahan Bakar 50 4.8 Grafik % O2

4.9 Grafik % NOx terhadap produk Bahan Bakar 52 terhadap produk Bahan Bakar 51

4.10 Spektra massa dari sitronellal 53 4.11 Fragmetasi dari sitronellal 41 4.12 Spektra massa dari sitronellol 55 4.13 Fragmentasi dari sitronellol 56 4.14 Spektra massa dari geraniol 57 4.15 Pola Fragmentasi dari Geraniol 58

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul

L-1 Data Hasil Pengujian Emisi Gas Buang L-2 Spektra MS - RBDPO

L-3 Alat Penelitian

PEMAMFAATAN MINYAK SEREH SEBAGAI ZAT ADITIF

PADA BLENDING BAHAN BAKAR SOLAR DAN BIO DIESEL

UNTUK PENURUNAN EMISI GAS BUANG

PADA KENDERAAN BERMOTOR

ABSTRAK

Penelitian tentang pemamfaatan minyak sereh (sitronellal oil ) sebagai zat aditif pada blending bahan bakar solar dengan biodiesel untuk penurunan emisi gas buang pada kenderaan bermotor telah dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan performansi motor diesel yang menggunakan bahan bakar campuran bio solar dengan zat aditif terhadap solar dan untuk memperoleh perbandingan emisi gas buang yang dihasilkan motor diesel berbahan bakar solar dengan zat aditif terhadap solar. Penelitian ini dilakukan dengan skala laboratorium , sebagai objek (bahan ) dalam penelitian ini adalah minyak sereh wangi. Perlakuan yang diperlakukan yaitu mengisolasi minyak sereh dengan destilasi Stalh dan dianalisis komponen kimianya dengan GC-MS. Dari hasil kromatografi gas minyak sereh ditemukan 15 jenis senyawa dengan kandungan senyawa utama adalah Sitronellal 33,17 %. Pemblendingan dengan bahan bakar biosolar ( B20 ) dan bahan aditif minyak sereh dilakukan pada suhu kamar dengan konsentrasi 0,1% , 0,2% , 0,3% , dan 0,4% . Dari hasil blending bahan bakar dan minyak sereh dilakukan uji karakteristik yang meliputi : densitas , viskositas , titik nyala , dan kadar air serta emisi gas buang yang terdiri dari CO , CO2 , HC, O2

dan NOX . Hasil karateristik untuk penilaian densitas , viskositas , titik nyala dan kadar

air memenuhi karakteristik dari solar sebagai pembanding dan memenuhi batas spesifikasi solar. Dari hasil uji karakteristik emisi gas buang dengan menggunakan

Auto Gas Analyzer , pada blending biosolar B20 dan minyak sereh dengan konsentrasi 0,4% , diperoleh penurunan dari gas CO2 sebesar 6,18% ; CO sebesar 0,3% : O2

sebesar 0,45% : HC sebesar 5,36 ppm dan gas NOx

Kata kunci : Minyak sereh , Zat aditif , Biodisel , Biosolar , Emisi gas buang.

sebesar 0,7 % . Dari hasil penelitian ini mengidentifikasikan bahwa penambahan zat aditif minyak sereh pada blending biosolar merupakan bahan bakar yang lebih ramah lingkungan dibandingkan tanpa menggunakan bahan aditif.

THE UTILIZATION OF LEMONGRASS OIL AS THE SUBSTANCE OF ADDITIVE BLENDING DIESEL FUEL AND BIODIESEL TO

DECREASE EXHAUST GAS EMISSIONS IN MOTOR RACING ABSTRACT

Research on the utilization of lemongrass oil ( oil sitronellal ) as additives blending diesel fuel with biodiesel to decrease emissions in motor vehicles has been carried out . This study aimed to compare the performance of diesel engines using bio- diesel fuel blend with additives to diesel and to obtain comparative exhaust emissions produced diesel engine fueled with diesel fuel additives for diesel . The research was carried out with a laboratory scale , as an object ( material ) in this study is the citronella oil . Treatment that isolates treated with lemongrass oil distillation Stalh and chemical components were analyzed by GC - MS . From the results of gas chromatography lemongrass oil found 15 types of compounds with the main matter content was 33.17 % Sitronellal . The blending with biodiesel fuel ( B20 ) and lemongrass oil additives performed at room temperature with a concentration of 0.1 % , 0.2 % , 0.3 % , and 0.4 % . From the results of blending fuel oil and lemongrass oil test characteristics include : density , viscosity , flash point , and moisture content as well as exhaust emissions consisting of CO , CO2 , HC , O2 and NOx . Assessment results for the characteristics of density , viscosity , flash point and water content meets the characteristics of diesel as a comparison and to meet specification limits solar . From the test results with the exhaust emission characteristics using Auto Gas Analyzer , on B20 biodiesel blending and lemongrass oils with concentrations of 0.4 % , obtained by reduction of CO2 gas by 6.18 %, 0.3% CO : O2

Keywords : lemongrass oil , additives , biodiesel , Biosolar , exhaust emissions .

0.45 % : HC at 5.36 ppm and NOx gases by 0.7 % . From the results of this study indicated that the addition of lemongrass oil additives on blending biodiesel is a fuel that is more environmentally friendly than without the use of aditif.

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bahan bakar biosolar dibidang Industri banyak digunakan untuk mesin genset, kapal otomotif atau kenderaan motor diesel. Meningkatnya perindustrian di Indonesia akan menyebabkan kebutuhan bahan bakar biosolar yang semakin meningkat sehingga tingkat emisi yang dihasilkan semakin tinggi. Emisi gas buang yang dikeluarkan seperti emisi hidro karbon (HC), karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO2

Salah satu solusi penghematan bahan bakar minyak adalah dengan penggunaan bahan aditif, yaitu suatu bahan yang ditambahkan kedalam bahan bakar minyak yang bertujuan untuk meningkatkan kinerja pembakaran sehingga tenaga yang di hasilkan menjadi lebih besar ( Nasikin dkk, 2003 ).

) dan partikulat (smoke) sangat berbahaya bagi manusia maupun lingkungan.Biodiesel merupakan bahan bakar cair yang berasal dari tumbuhan yang telah diolah. Biodiesel digunakan sebagai bahan bakar uji pada motor diesel 4JA. Biodiesel yang diuji merupakan campuran dengan solar dengan perbandingan biodiesel 5%, 15%, 20%, dan 25% (Agus ,2005). Setelah mengalami pengujian demi pengujian, ternyata biodiesel dapat digunakan sebagai bahan bakar campuran dengan solar tanpa memerlukan modifikasi pada motor diesel walaupun terjadi sedikit penurunan pada daya motor, dengan kandungan emisi gas NOx paling rendah pada campuran B20 (20% biodiesel) untuk berbagai macam perbandingan udara dan bahan bakar karena merupakan komposisi campuran yang paling optimum (Boedoyo, 2006 ).

Beberapa contoh bahan aditif yang digunakan antara lain Metalic compound

merupakan bahan anti knock yang mengandung logam ,diantaranya adalah Tetra Ethyl Lead (TEL) , Pb(C2H5)4 . Tetra Methyl Lead ( TML) ,Pb(CH3)4. Methyl Cyclo Pentadiennyl Manganes Tricarbonyl (MMT) , CH3C5H4Mn(CO)3

TEL adalah antiknock yang mengandung timah hitam yang merupakan cairan berat, begitu juga TML. Sehingga jenis aditif ini mulai ditinggalkan karena kandungan logam Pb yang akan menimbulkan gas buang yang bersifat toxik (Sinar Tani , 2010 ).

Telah dilakukan blending aditif dan biosolar dengan menggunakan zat aditif berbasis senyawa nitrat,yang menunjukkan adanya penurunan emisi gas buang yang sangat relevan dibandingkan tanpa adanya zat aditif, untuk blending biodiesel 30 % dan solar dengan penambahan bioaditif senyawa nitrat 0,0571 % dapat menurunkan emisi gas buang CO ,NOx dan SO2 masing–masing 22,5 % ; 12,3% dan 37,18%. Untuk blending

biodiesel 50% terjadi penurunan 37,5 % CO;21,53% NOx dan 55,12% SO2

Penggunaan bioaditif dari minyak sereh dapat menghemat penggunaan bensin 30 – 50% pada kenderaan roda dua , sedangkan pada kenderaan roda empat penambahan aditif minyak sereh dapat menghemat 15 – 25% (SinarTani,2009).

(Munawir,2006). Bioaditif merupakan aditif organik yang berasal dari tumbuh-tumbuhan alamyang bersifat ramah lingkungan dan dapat diperbaharui, beberapa minyak atsiri yang telah terbukti memberikan hasil yang baik untuk digunakan sebagai aditif bahan bakar solar diantaranya adalah cengkeh, kayu putih, pala,sereh. Minyak atsiri yang diketahui sebagai aditif molekulnya mengandung atom oksigen (Kadarohman, 2009). Beberapa penelitian lainnya juga telah memanfaatkan minyak atsiri dimana dapat digunakan sebagai aditif pada bahan bakar solar. Karena minyak atsiri memiliki kandungan oksigen yang besar dan memiliki sifat-sifat fisika kimia mirip dengan bahan bakar yang terdiri dari karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), dan nitrogen (N), mudah terurai serta tidak mengandung sulfur sehingga ramah dengan lingkungan. Minyak sereh adalah minyak atsiri yang diperoleh dari penyulingan daun tanaman sereh. Penyulingan adalah pemisahan komponen – komponen suatu campuran dari dua jenis cairan atau lebih berdasarkan perbedaan titik uapnya. Proses ini dilakukan pada minyak atsiri yang tidak larut dalam air. Minyak sereh yang berfungsi sebagai zat bio aditif dapat menurunkan tingkat laju konsumsi bahan bakar sebesar 4,43 % dibandingkan dengan solar pada penambahan minyak sereh sebagai bioaditif 3% (Kadarohman , 2009 ).

Blending biodiesel dengan solar sering diterapkan tanpa perubahan atau memodifikasi mesin adalah pada B20 ( Boedoyo , 2006 ) .Berdasarkan penelitian yang sudah dilakukan oleh peneliti sebelumnya, perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh perubahan kosentrasi zat aditif dari minyak sereh , untuk

mengetahui peningkatan unjuk kerja motor bakar mesin diesel yang optimum dan kadar polutan dari emisi gas buang motor yang rendah. Sehingga dari penelitian yang dilakukan dapat diperoleh data-data yang dapat memberikan informasi mengenai kelebihan dan kekurangan dari setiap konsentrasi campuran biosolar dengan zat aditif minyak sereh.

1.2 Permasalahan

1. Bagaimana pengaruh penambahan zat aditif minyak sereh pada bahan bakar biosolar terhadap karakteristik bahan bakar.

2. Bagaimana pengaruh penambahan zat aditif minyak sereh pada bahan bakar biosolar terhadap nilai emisi gas buang yang di hasilkan.

. 1.3 Tujuan Penelitian

1. Untuk mengetahui perbandingan performansi motor diesel yang menggunakan bahan bakar campuran biosolar dengan zat aditif terhadap solar.

2. Untuk memperoleh perbandingan emisi gas buang yang dihasilkan motor diesel berbahan bakar solar dengan zat aditif terhadap biosolar.

1.4 Manfaat Penelitian

1. Penelitian dapat mengetahui peningkatan kualitas bahan bakar serta pengurangan dampak negatif dari hasil pembakaran.

2. Untuk mengetahui mengenai kinerja bioaditif minyak sereh pada kenderaan bermotor.

1.5 Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Organik FMIPA USU Medan, untuk memperoleh minyak sereh dan biodiesel serta blending (pencampuran) minyak sereh, biodiesel dan bahan bakar solar. Penentuan komposisi melalui analisa GC-MS dilakukan di Laboratorium Kimia Organik UGM Yogyakarta. Menentukan karakteristik ( density, viskositas , titik nyala) di lakukan di Laboratorium Kimia

Industri PTKI dan uji emisi gas buang dilakukan di Laboratorium Motor Bakar Departemen Teknik Mesin USU.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tanaman Sereh

Sereh merupakan salah satu jenis rumput-rumputan yang merupakan jenis tanaman tahunan yang membentuk rumpun tebal dengan tinggi sampai 2 meter. Nama ilmiahnya Cymbopogon Nardus. Tanaman ini hidup baik di daerah yang udaranya panas maupun basah, sampai ketinggian 1000 m di atas permukaan laut. Cara berkembang biaknya dengan anak atau akarnya yang bertunas. Supaya daunnya tumbuh subur dan lebat, sebaiknya penanaman dilakukan dengan jarak sekitar 65 cm perbaris. Ada kemungkinan Malaysia dan Sri Langka merupakan tempat asal jenis tanaman ini. Sekarang jenis ini telah tersebar di daerah-daerah tropik lainnya dan ditanam untuk diambil minyaknya, terutama di negara-negara berkembang seperti Guatemala, Brazil, Hindia Barat, Indo Cina, Kongo, Republik Malagasy dan Tanzania. Dalam setahun 1 hektar tanah dapat menghasilkan rata-rata 30 ton daun sereh yang dapat disuling untuk diambil minyak serehnya sebanyak 45-80 kg. Tanaman ini mempunyai daun berwarna hijau muda, potongan sempit panjang, daun tunggal dan tidak lebar. Daunnya berbentuk pita yang semakin meruncing ke ujung, tepi daunnya kasar dan tajam. Tulang daun tanaman ini berbentuk sejajar.

Tanaman ini dapat dipanen setelah berumur 4-8 bulan.Panen dapat dilakukan dengan cara memotong rumpun dekat tanah, setiap 3-4 bulan sampai tanaman berumur 5 tahun (gambar 2.1) Hasil daun basah kira-kira 10 - 15 ton/ha/tahun dengan kadar minyak 0,5% - 1,2% ( Soebardjo , 2010).

Secara umum, sereh dibagi menjadi 2 jenis, yaitu sereh dapur (lemongrass) dan sereh wangi (sitronella). Keduanya memiliki aroma yang berbeda. Minyak sereh yang selama ini dikenal di Indonesia merupakan minyak sereh wangi (citronella oil) .

Gambar 2.1 Tanaman Sereh Wangi

Saat ini, minyak sereh Jawa dianggap memiliki kualitas unggul dari berbagai Ceylon terdiri dari sitronelal (32 - 45%), sitronelol (16%), geraniol (11- 13%), geranyl asetat

(3 - 8%), dan limonene (1 - 4%). Sejak minyak sereh Ceylon memiliki kadar yang lebih rendah dari sitronelal (hanya 5 - 15%) dan sitronelol (6 - 8%), meskipun isi

geraniol di dalamnya lebih tinggi (18 - 20%), minyak sereh jawa dapat dijadikan sumber turunan kimia yang lebih baik dari ceylon khususnya untuk digunakan dalam Industri parfum sebagai blok bangunan dasar wewangian. Ceylon memiliki komposisi yang relatif lebih tinggi dari monoterpen, borneol, camphene, citral, asam citronellic,

dipentene, elemol, limonene (9 - 11%), metil iso-eugenol (7 - 11%) , dan nerol( Agusta, 2000 ).

2.1.1. Perkembangan Teknologi Pengolahan Minyak sereh

Minyak sereh dihasilkan melalui proses penyulingan, sebelum proses penyulingan biasanya dilakukan perlakuan pendahuluan terhadap bahan yang akan disuling. Perlakuan tersebut dapat dengan beberapa cara yaitu dengan pengecilan ukuran pengeringan atau pelayuan dan fermentasi (Ketaren,1985). Pengolahan minyak sereh dilakukan dengan proses destilasi. Proses destilasi adalah suatu proses perubahan minyak yang terikat di dalam jaringan parenchym cortex daun, batang dan tanaman sereh menjadi uap kemudian didinginkan sehingga berobah kembali menjadi zat cair

yaitu minyak sereh. Faktor-faktor yang mempengaruhi rendemen minyak sereh antara lain : Jenis tanaman, umur tanaman, waktu panen perubahan bentuk daun (pengecilan ukuran daun) dan teknik penyulingan untuk memperoleh minyak sereh yang memadai jumlahnya untuk diteliti ( Ketaren , 1985 ).

2.1.2. Metode Penyulingan (Destilasi)

Bahan yang mengandung minyak atsiri dapat diperoleh dengan metode penyulingan (Bradesi, dkk, 1997). Bahan untuk penyulingan biasanya diambil pada pagi hari secepat mungkin setelah embun menghilang (Douglas, 1979). Ada tiga metode penyulingan yang digunakan dalam industri minyak atsiri, yaitu :

1. Penyulingan dengan air (hydrodistillation)

2. Penyulingan dengan air dan uap (hydro and steam distillation) 3. Penyulingan dengan uap langsung (steam distillation)

Perbedaan antara destilasi uap langsung dengan hidrodestilasi adalah pada destilasi uap langsung tidak terjadi kontak langsung antara sampel dengan air, sedangkan hidrodestilasi sampelnya dicelupkan ke dalam air mendidih. Dalam setiap metode penyulingan bahan tumbuhan, baik dengan penyulingan uap, penyulingan air dan uap atau penyulingan air minyak atsiri hanya dapat diuapkan jika kontak langsung dengan uap panas. Minyak dalam jaringan tumbuhan mula-mula terekstraksi dari kelenjar tanaman dan selanjutnya terserap pada permukaan bahan melalui peristiwa osmosis (Guenther, 1987).Lamanya penyulingan yang dilakukan pada setiap tumbuhan tidak sama satu dengan yang lain tergantung pada mudah atau tidaknya minyak atsiri tersebut menguap, dua sampai delapan jam tersebut secara maksimal. Metode penyulingan air banyak diterapkan di negara-negara berkembang karena alatnya yang cukup sederhana dan praktis. Beberapa bahan lebih baik disuling dengan penyulingan air, misalnya bunga mawar Bahan tersebut akan menggumpal jika disuling dengan uap, sehingga uap tidak dapat berpenetrasi kedalam bahan, uap hanya akan menguapkan minyak atsiri yang terdapat dipermukaan gumpalan. metode penyulingan

ini juga mempunyai kelemahan, yaitu adanya penggunaan suhu yang tinggi (Guenther,E. 1990) yang dapat mengakibatkan dekomposisi minyak (hidrolisis ester, polimerisasi). Keuntungan dari metode ini antara lain adalah tidak menggunakan pelarut yang beracun, biaya murah, mampu mengisolasi senyawa termolabil tanpa diikuti denaturasi karena dilakukan pada temperatur rendah, juga kemungkinan untuk memperoleh produk baru dengan komposisi yang biasanya diperoleh dengan teknik destilasi. Namun demikian metode ini juga mempunyai kekurangan yaitu dalam hal penentuan kondisi untuk ekstraksi minyak atsiri dari tumbuhan tertentu seperti

patchouli alkohol, patchoulen, kariofilen dan non patchoulenol yang berfungsi sebagai zat pengikat (fiksatif) (Ketaren, 1985).Jenis minyak sereh bersifat fiksatif, oleh karena itu minyak sereh banyak digunakan oleh Industri parfum, sabun dan kosmetika atau obat-obatan bahkan juga sebagai pestisida dan zat aditif pada bahan bakar solar (Manoi, 2007).

2.1.3. Kandungan Minyak Sereh Wangi

Komponen kimia dalam minyak sereh wangi cukup komplek, namun komponen yang terpenting adalah sitronellal dan geraniol. Kedua komponen tersebut menentukan intensitas bau, harum, serta nilai harga minyak sereh wangi. Kadar komponen kimia penyusun utama minyak sereh wangi tidak tetap, dan tergantung pada beberapa faktor. Biasanya jika kadar geraniol tinggi maka kadar sitronellal juga tinggi. Menurut Surahadikusumah (1989) kandungan batang sereh wangi adalah 0,4% minyak atsiri dengan komponen utama sitronelol 66-85%, Berdasarkan penelitian pada daun tanaman ini ditemukan minyak atsiri 1% dengan komponen utama sitronella, geranil 25–35% Kandungan dari sereh terutama minyak atsiri dengan komponen sitronelal 32-45%, geraniol 12-18%, sitronelol 11-15%, geranil asetat 3-8%, sitronelil asetat 2-4%,

sitral,kavikol, eugenol, elemol, kadinol, kadinen, vanilin, limonen, kamfen. Terdapat sebelas komponen dari minyak sereh yang dapat diidentifikasi dengan analisis Kromatografi Gas dan Spektrometri massa. Komponen-komponen tersebut adalah α -pinen, limonen, linalool, sitronelal, sitronelol, geraniol, sitronelil asetat, ß-kariofilen,

geranil asetat, d-kadinen dan elemol, dengan komponen utamanya adalah sitronelal

(Budi , 1992). Komponen-komponen lain yang penting adalah geraniol dan sitronelol

yang mudah diisolasi sebagai campuran yang dikenal sebagai “rodinol” (Sastrohamidjojo,2004). Komposisi minyak sereh wangi ada yang terdiri dari beberapa komponen, ada yang mempunyai 30 - 40 komponen, yang isinya antara, lain alkohol, hidrokarbon, ester, aldehid, keton, oxida, terpene dan sebagainya. Menurut Guenther (2006), komponen utama penyusun minyak sereh wangi adalah sebagai berikut :

1. sitronelal

Gambar 2.2. Struktur Sitronelal

Rumus Molekul : C10H16

Massa molar : 154,25 g / mol O

Kepadatan : 0,855 g/cm Titik didih : 201-207°C

3

Sitronelal (gambar 2.2) atau rhodinal atau 3,7-dimethyloct-6-en-1-al (C10H18O) adalah

monoterpenoid, komponen utama dalam campuran senyawa kimia terpenoid yang memberikan minyak sereh wangi lemon yang khas. Sitronelal adalah mengisolasi utama dalam minyak suling dari tanaman Cymbopogon, beraroma lemon gusi, dan beraroma lemon teatree.Sitronelal memiliki sifat pengusir serangga.

2. Geraniol

Gambar 2.3. Struktur Geraniol

Rumus Molekul : C10H18

Massa molar : 154,25 g mol O

Kepadatan : 0,889 g/cm

-1

Titik lebur : 15°C, 288

3 o

Titik didih : 229°C, 502

K,59°F

o

Geraniol (gambar 2.3 ) adalah monoterpenoid dan alkohol. Ini adalah bagian utama dari minyak mawar, Palmarosa minyak, dan minyak sereh (jenis Jawa). Hal ini juga terjadi dalam jumlah kecil pada geranium, lemon, dan banyak minyak esensial lainnya.

K, 444°F

3. Sitronelol

(a) (b)

Gambar 2.4 Struktur Sitronellol (a) (+) Sitronellol (b) (-) Sitronellol

Molekul rumus : C10H20

Massa molar : 156,27 g mol O

Kepadatan : 0,855 g/cm

-1

Titik didih : 225 ° C, 498 K, 437 ° F

3

Sitronelol (gambar2.4) atau dihydrogeraniol, adalah monoterpenoid asiklik alam. Kedua enantiomer terjadi di alam. (+)- Sitronelol, yang ditemukan dalam minyak sereh, termasuk Cymbopogon nardus (50%), adalah isomer yang lebih umum.(-)-

2.1.4. Standar Mutu Minyak Sereh Wangi

Standar mutu minyak sereh wangi belum seragam untuk seluruh dunia, karena sertiap negara penghasil dan pengimpor menentukan standar mutu minyak sereh wangi sendiri. Untuk standar khusus minyak sereh wangi (tabel 2.1) di Indonesia ditetapkan oleh Badan Standarisasi Nasional (BSN) pada tahun 1995 dan menjadi acuan standar nasional sereh wangi sampai sekarang di Indonesia. Standar mutu minyak sereh wangi Indonesia dapat dilihat pada tabel 2.1

Tabel 2.1. Standar Mutu Minyak Sereh Wangi di Indonesia

No Parameter Satuan Persyaratan

1 Bobot jenis 20 0

2 Viskositas cSt 2,3245 C - 0,888 – 0,922

3 Indeks bias (20 0

4 Bilangan ester - - C) - 1,466 – 1,475

5 Total geraniol % Min 85 6 Sitronelal% - Min 35 7 Bilangan asam - - 8 Putaran optic - -

9 Warna - Kuning pucat –kecoklatan 10 Kelarutan dalam - 1:2 jernih dan seterusnya Alkohol 95%

11 Minyak lemak - Negatif

Sumber : SNI 06-3953-1995

2.2.. Refinery Bleaching Deororization Palm Oil (RBDPO)

Dihasilkan dari minyak kelapa sawit (CPO). Proses pengolahan buah kelapa sawit menjadi CPO dan kemudian dilanjutkan dengan pembuatan RBDPO adalah sebagai berikut:

Minyak kelapa sawit mentah (CPO) dapat diolah menjadi minyak goreng ( RBDPO) dan Refinery Deodorization Palm Stearin. Dalam proses pengolahan tersebut zat-zat pengotor seperti air , mineral-mineral logam, zat-zat lendir dan asam lemak bebas perlu dihilangkan melalui proses pemurnian. Demikian juga dalam CPO masih terdapat campuran antara gliserida padat dan gliserida cair, maka perlu dilakukan pemisahan secara kristalisasi fraksinasi (Mohammad, dkk. 2011).

a. Menghilangkan zat-zat lendir (gum) didalam CPO dalam hal ini dilakukan dengan penambahan Asam Pospat (H3

b. Proses Bleaching pada tahap ini dilakukan pemucatan sekaligus penghilangan mineral-mineral logam pengotor dengan penambahan bahan pemucat bleaching earth

untuk mendapatkan Bleached Palm Oil ( BPO).

PO4) untuk mengendapkan zat lendir tersebut dan akan menghasilkan Degumming Palm Oil.

c. Proses Deodorization pada tahap ini dilakukan penghilangan bau sekaligus juga penghilangan asam lemak bebas melalui destilasi vakum. Zat-zat yang bersifat steam volatile akan keluar bersama asam lemak bebas sehingga sebagai residu dihasilkan RBDPO. d. Gambaran potensi tersebut dapat dilihat dari uji performansi dan sifat-sifat fisik biodiesel yang

dihasilkan ( Aziz , 2005)

RBDPO hasil pemurnian CPO umumnya dikembangkan sebagai dasar pembuatan metil ester turunan minyak kelapa sawit melalui reaksi transesterrifikasi dan produk ini digunakan sebagai biodiesel. Reaksi kimia proses transesterifikasi (gambar 2.5) trigliserida menjadi metil ester dengan metanol sebagai senyawa pengesterifikasi, adalah sebagai berikut:

CH2 - OOC -R1 R1 –OOC -R’ CH2-OH

KOH

CH2 - OOC - R2 + 3 CH₃OHR2 –OOC -R’ + CH2-OH

CH2 - OOC - R3 R3 –OOC -R’ CH2-OH

Trigliserida Metanol Metil ester asam lemak Gliserol

Gambar 2.5. Reaksi Proses Transestrifikasi 2.3. Metanol

Metanol juga dikenal sebagai metil alkohol ,wood alcohol atau spritus , adalah senyawa kimia dengan rumus kimia CH3OH. Merupakan bentuk alkohol paling

sederhana .Pada keadaan atmosfir berbentuk cairan yang ringan , mudah menguap , tidak berwarna , mudah terbakar dan beracun dengan bau yang khas ) berbau lebih ringan dari pada etanol ) , digunakan sebagai bahan pendingin anti beku , pelarut , bahan bakar dan sebagai bahan aditif bagi Industri.Metanol di produksi secara alami oleh metabolisme anaerobik oleh bakteri. Hasil proses tersebut adalah uap methanol (dalam jumlah kecil) di udara.Setelah beberapa hari ,uap metanol tersebut akan teroksidasi oleh oksigen dengan bantuan sinar matahari menjadi karbon dioksida dan air. Reaksi kimia metanol yang terbakar di udara dan membentuk karbon dioksida dan air adalah sebagai berikut :

2 CH3OH(l) + 3O2(g) 2 CO2(g) + 4 H2O(l)

Api dari metanol biasanya tidak berwarna,oleh karena itu kita harus berhati-hati bila berada dekat metanol yang terbakar untuk mencegah cedera akibat api yang tidak terlihat.Karean sifatnya yang beracun , metanol sering digunakan sebagai bahan aditif bagi pembuatan alkohol untuk penggunaan Industri. Metanol kadang juga disebut

wood alcohol (Nagarajan ,1998 ). Karena dahulu merupakan produk sampingan dari detilasi kayu.Kandungan methanol dalam biodiesel maksimum 0,2 % .Metanol sisa dalam biodiesel dapat dipisahkan dengan melakukan pengulangan dalam pencucian produk biodiesel.Kandungan metanol sangat mempengaruhi keselamatan dalam proses penyimpanan dan proses distribusi biodiesel , parameter ini berhubungan dengan flash point biodiesel (Monteiro dkk.,2009).

+ kalor

2.4. Katalis

Katalis berfungsi mempercepat reaksi dan menurunkan energi aktivasi sehingga reaksi transesterifikasi dapat berlangsung pada suhu kamar.Sedangkan tanpa katalis reaksi transesterifikasi dapat berlangsung pada suhu 2500 C. Katalis yang biasa digunakan dalam reaksi transesterifikasi adalah katalis basa seperti KOH dan NaOH. Reaksi tranesterifikasi dengan katalis basa akan menghasilkan konversi minyak nabati menjadi ester yang optimum ( 94 – 99 )% dengan jumlah katalis 0,5 – 1,5 % b/b

minyak nabati. Jumlah KOH yang efektif untuk menghasilkan konversi optimum pada reaksi transesterifikasi adalah 1 % b/b minyak nabati.KOH mempunyai kelebihan dibanding katalis lainnya. Pada akhir reaksi KOH yang tersisa dapat dinetralkan dengan asam ( H2SO4 , HCl , H3PO4 dan asam organik ) menjadi pupuk sehingga

proses produksi biodiesel tidak menghasilkan limbah cair yang berbahaya bagi lingkungan ( Meng , dkk.2008).

2.5. Biodiesel

Biodiesel adalah bahan bakar nabati yang dibuat dari minyak nabati melalui proses esterifikasi, transesterifikasi. Bahan bakar yang berbentuk cair ini bersifat menyerupai solar, sehingga sangat prospektif untuk dikembangkan.Saat ini pengembangan produk biodiesel lebih diarahkan dalam bentuk metil ester dari minyak nabati.Dalam bentuk metal ester maka berat molekul , titik beku , titik didih dan viskositas minyak akan menjadi lebih rendah. Pembuatan biodiesel yang intensif dikembangkan adalah proses transesterifikasi antara minyak nabati dengan alkohol. Biodiesel memiliki kelebihan lain dibanding dengan solar, yaitu bahan bakar ramah lingkungan karena menghasilkan emisi yang jauh lebih baik (Free sulpur, Smoke number rendah ) sesuai dengan isu-isu global. Gambaran potensi pengembangan biodiesel di Indonesia, dengan memanfaatkan salah satu jenis bahan bakunya RBDPO (Soerawidjaja, 2006).

2.5.1. Pembuatan Biodiesel

Biodiesel sebagai bahan baku alternative yang dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar konvensional (solar) pada motor diesel tanpa modifikasi dan merupakan sumber energy yang dapat diperbarui serta mempunyai tingkat emisi gas buang yang rendah. Biodiesel dapat dibuat dengan secara esterifikasi dan transesterifikasi (Hanif,2004).

2.5.1.1. Esterifikasi

Esterifikasi dalam pengertian sederhana berarti pembentukan ester dari asam organik.Ester merupakan senyawa hidrokarbon yang tersusun atas dua molekul alkil

yang terikat pada gugus karboksil. Ester dapat terbentuk dari reaksi esterifikasi antara asam karboksilat dengan alkohol. Katalis-katalis yang cocok adalah zat yang bersifat asam kuat merupakan katalis-katalis yang biasa terpilih dalam Industri.

Untuk mendorong agar reaksi dapat berlangsung kekonversi yang sempurna pada temperatur rendah ( misalnya paling tinggi 1200C ), reaktan metanol yang digunakan harus berlebih.Esterifikasi biasa dilakukan apabila minyak nabati yang digunakan mempunyai kadar asam lemak bebas tingi (> 5 mg KOH / g ). Pada tahap ini asam lemak bebas dikonversikan menjadi metil ester, esterifikasi bisanya diikuti dengan transesterifikasi. Bila bahan baku yang digunakan adalah minyak mentah yang mengandung kadar asam lemak bebas tinggi yakni lebih dari 2 %. Maka perlu dilakukan proses praesterifikasi untuk menurunkan kadar asam lemak bebas hingga sekitar 2% (Ramadhansyah dkk, 2005).

2.5.1.2. Transesterifikasi

Saat ini pengembangan produk biodiesel lebih diarahkan dalam bentuk metil ester dari minyak nabati. Proses transesterifikasi merupakan proses pembuatan biodiesel yang paling banyak dikembangkan, proses transesterifikasi dilakukan dengan pengadukan pada suhu ( 50 – 80 )0C. Dalam bentuk metil ester maka berat molekul , titik beku , titik didih dan viskositas minyak akan menjadi lebih rendah. Pembuatan biodiesel intensif yang dikembangkan adalah proses transesterifikasi antar minyak nabati dan alkohol. Reaksi transesterifikasi adalah reaksi antara trigliserida ( minyak nabati) dengan alkohol menjadi alkil ester dan menghasilkan produk samping gliserol. Diantara alkohol- alkohol monohidrik yang biasa digunakan adalah metanol karena harganya relatif murah dan reaktivitasnya paling tinggi , sehingga reaksi disebut metanolisis.Transesterifikasi juga menggunakan katalis dalam reaksinya tanpa adanya katalis konversi yang dihasilkan maksimum , namun reaksi berjalan dengan lambat (Mittlebatch dan Remscmidt , 2004 ).

Katalis yang biasa digunakan pada reaksi transesterifikasi adalah katalis basa , karena katalis ini dapat mempercepat reaksi. Produk yang diinginkan dari reaksi transesterifikasi adalah metil ester. Dalam proes produksi biodiesel disini kita ambil contoh Refined Bleached Deodorization Palm Oil (RBDPO ) yang memiliki kadar asam lemak bebas rendah < 2% dapat langsung diproses dengan metode transesterifikasi menggunakan katalis alkali untuk menghasilkan metil ester dan gliserol. Namun bila kadar asam lemak bebas minyak tersebut masih tinggi ,maka sebelumnya perlu dilakukan proses praesterifikasi terhadap minyak tersebut. Kandungan air dalam minyak tumbuhan juga harus diperiksa sebelum dilakukan proses trasesterifikasi. Trasnesterifikasi merupakan metode yang saat ini paling umum digunakan untuk memproduksi biodiesel dari RBDPO bisa menghasilkan biodiesel Fatti Acid Metil Ester (FAME ) hingga 98% dari bahan baku minyak tumbuhan (Bouaid , et al . 2005 ).

2.5.2. Karakteristik Biodisel

Biodiesel merupakan bahan terbaharui (renewable ) biogradable dan tidak beracun .Biodiesel juga merupakan nama lain untuk berbagai bahan bakar berbahan dasar dari senyawa ester.Biasanya digambarkan sebagai mono alkil ester (Knothe ,2005 ) Biodiesel bisa digunakan dengan mudah karena dapat bercampur dengan segala komposisi minyak solar (petrodiesel ), mempunyai sifat fisik yang mirip dengan petrodiesel,sehingga dapat diaplikasikan langsung untuk mesin – mesin diesel yang ada hampir tanpa di modifikasi.Biodiesel dapat terdegradasi dengan mudah (biodegradable), tidak beracun,memiliki angka setana yang lebih tinggi sehingga pembakaran lebih baik,tidak mengandung sulfur dan senyawa aromatik sehingga emisi pembakaran yang dihasilkan ramah lingkungan serta tidak menambah akumulasi gas karbon dioksida di atmosfir sehingga lebih jauh lagi mengurangi efek pemanasan global (Gerpen dkk ,2006 ).

Biodiesel merupakan cairan dengan jenis warna bervariasi antara kuning ke emasan hingga coklat gelap tergantung dari bahan baku yang digunakan. Biodiesel tidak dapat bercampur dengan air , memiliki titik didih tinggi dan titik uap yang

rendah.Biodisel memiliki densitas 0,88 g/cm3

Tabel 2.2 Standar Biodiesel ASTM (ASTM D6751).

lebih dari air dan memiliki viskositas yang mirip dengan Petrodiesel. Biodiesel memiliki tingkat pelumasan lebih tinggi dan hampir tidak ada kandungan sulfur dan sering kali digunakan sebagai aditif untuk bahan bakar diesel rendah sulfur. Biodiesel juga memberikan pelumasan yang lebih baik dan memberikan pembakaran yang lebih sempurna sehingga dapat meningkat out put energy mesin dan alternative pengganti petrodiesel (Knote,2005). Standar Internasional untuk biodiesel adalah ISO 14214, ASTM D 6751, dan DIN (standar biodiesel yang di gunakan di Jerman), dan saat ini di Indonesia juga telah di susun standar biodiesel. Standar biodiesel berdasarkan ASTM D6751 tercantum dalam Tabel 2.2 dibawah ini.

Parameter Kualitas Metode Pengujian Spesifikasi

Titik nyala ASTM D93 130o Water and Sediment

C (266oF), Min ASTM D2709 0.050 Vol. % ,Max Viskosi Kinematik, 40oC ASTM D445 1.9-6.0mm2/s Sulfated Ash ASTM D874 0.020 Mass %,Max Sulfur ASTM D5453 0.0015 Mass %,Max Copper Strip Corrosion ASTM D130 No. 3, Max

Angka Setana ASTM D613 47, Min

Titik Kabut, oC ASTM D2500 Report to customer Residu Karbon ASTM D4530 0.050 Mass %, Max Bilangan Asam ASTM D664 0.80 mg KOH/g, Max Gliserol Bebas ASTM D6584 0.020 Mass %, Max Total Gliserol ASTM D6584 0.240 Mass %, Max Kandungan Phosphorous ASTM 4951 0.001 Mass %, Max Temperatur Destilasi ASTM D1160 360oC(680oF), Max

2.6. 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 parafin, naftalena, olefin dan aromatik(mengandung 24 % aromatik berupa benzene, tolulene, xilena dan lain-lain), dimana tempratur penyalaannya akan menjadi lebih tinggi dengan adanya hidrokarbon volatile yang lebih banyak (Monteiro dkk,2009). Kwalitas minyak solar dapat dilihat pada tabel 2.3

Tabel 2.3 Kwalitas Minyak Solar

Sifat Indonesia Kategori I Kategori II Kategori III

Angka setan 45 48 53 55

Densitas - 820- 860 820 – 850 820 – 840 @ 150C,kg/m

Viskositas 1,6 – 5,8 2 – 4,5 2 – 4.0 2 – 4.0

3

@400C,mm2

Kandungan 0,5 0,5 0,03 bebas /s

Sulfur,% wt

T950C maks - 370 355 340

Sumber : Minyak dan Gas Bumi ,1996.

2.7. Biosolar

Pencampuran bio-diesel dengan minyak solar biasanya diberikan sistem penamaan tersendiri, seperti B2, B3 atau B5 yang berarti campuran biodiesel dan minyak solar yang masing-masing mengandung 2%, 3%, dan 5% biodiesel. Biosolar merupakan campuran solar dengan minyak nabati. Pemakaian biosolar aman untuk mesin kendaraan, dan ramah lingkungan, pembakarannya bersih, dan merupakan bahan yang

dapat diperbarui salah salah satunya adalah FAME (FattyAcid Methyl Ester). FAME adalah minyak nabati, lemak hewan, atau minyak goreng bekas yang diubah melalui proses transesterifikasi yang sebenarnya bisa mereaksikan minyak-minyak itu dengan metanol dan katalisator NaOH atau KOH atau sering disebut bioetanol. Biosolar yang banyak dijumpai di Pertamina yaitu jenis B-5 yang artinya mengandung 5% campuran FAME dan 95 % solar murni. Sedangkan B20 atau B100 merupakan campuran bio-diesel dan minyak solar yang masing-masing mengandung 20% dan 100% bio-bio-diesel. Pada umumnya konsentrasi tertinggi yang sudah dioperasikan secara komersial adalah B20. walaupun biodiesel dapat dicampur dengan minyak solar pada berbagai konsentrasi tanpa merusak atau memodifikasi mesin, tetapi memerlukan penggantian paking karet pada beberapa peralatan karena spesifikasinya disesuaikan untuk bahan bakar minyak.

Pada kenyataannya pencampuran minyak solar dengan biodiesel tidaklah semudah yang diperkirakan orang. Walaupun hanya mengatur konsentrasi saja, tetapi dalam jumlah yang besar akan terjadi masalah bila konsentrasi biodiesel tidak sesuai dengan yang seharusnya. Teknologi pencampur biodiesel dengan minyak solar ternyata ada enam jenis teknologi yang dapat diterapkan di Indonesia. Dari enam teknologi tersebut, empat diantaranya diimplementasikan pada terminal pengisian bahan bakar besar atau kecil dan sisanya satu diterapkan pada lokasi Industri dan satunya lagi diterapkan di Stasiun Pengisian Bahan Bakar Umum ( Sidik , 2006).

2.7.1. Keunggulan Biosolar

Biosolar memiliki angka cetane 51 hingga 55 atau lebih tinggi dari pada solar standar yang sekitar 48. Semakin tinggi angka cetane, semakin sempurna pembakaran sehingga polusi dapat ditekan. Kerapatan energi pervolume yang diperoleh juga semakin besar. Selain itu, campuran FAME menurunkan sulfur sehingga tidak lebih dari 500 ppm. Biodiesel atau Biosolar ini memiliki keunggulan komparatif dibandingkan dengan bentuk energi lain. Lebih mudah ditransportasikan, memiliki

kerapatan energi per volume yang lebih tinggi, memiliki karakter pembakaran yang relatif bersih, dan ramah lingkungan ( Sidik, 2006).

2.7.2. Kelemahan Biosolar

Tidak seperti solar murni ternyata biosolar memiliki kelemahan yaitu tidak dapat digunakan untuk kendaraan bermotor yang memerlukan kecepatan dan daya, karena biosolar menghasilkan tenaga yang lebih rendah dibandingkan solar murni seperti pada kendaraan truk yang tenaga mesinnya akan berkurang jika memakai biosolar (Sidik, 2006).

2.8. Zat Aditif

Zat aditif terdiri dari dua macam, yaitu aditif sintesis (aditif buatan) seperti nitrat, peroxide dan bioaditif (berasal dari tumbuhan). Zat aditif adalah suatu senyawa yang ditambahkan ke dalam senyawa lain (dalam hal ini bahan bakar) untuk menjalankan suatu fungsi spesifik, misalnya aditif penghilang endapan, aditif penghilang kerak/korosi, aditif peningkat angka oktana/setana, dan sebagainya (Munawir dkk, 2006). Zat aditif yang baik harus mampu memberikan pembakaran bahan bakar optimal sehingga kandungan emisi gas buang yang berbahaya lebih sedikit dan menambah performance mesin.Pada umumnya aditif ini berasal dari senyawa nitrat,

oxygenate, dan organologam. Senyawa nitrat yang banyak digunakan sebagai aditif, misalnya:isopropylnitrate,isoamylnitrate,isohexylnitrate,hexylnitrate,cyciohexylnitrate

, 2-ethylhexylnitrate, dan dodecylnitrate. Akan tetapi penggunaan senyawa nitrat ini diduga dapat menyebabkan peningkatan emisi gas NOx. Senyawa oxygenate adalah senyawa organik cair yang dapat dicampur ke dalam bahan bakar untuk menambah kandungan oksigennya (Nasikin dkk, 2003) . Aditif ini berfungsi untuk membuat radikal bebas pada rantai karbon bahan bakar. Dengan adanya radikal bebas, maka akan semakin mudah rantai karbon tersebut untuk membuat cabang baru. Efek dari timbulnya cabang baru adalah meningkatnya nilai oktana/setana dan nilai kalor

(Alagamathis, 1996).

Zat aditif bahan bakar yang dapat menambah performa mesin diantaranya adalah aditif yang mempunyai sifat yaitu anti-foam, tahan terhadap air, anti korosi, stabilitas oksidasi, penambah angka setana, pelumas, dan beroperasi pada temperatur rendah.Terobosan yang semakin tajam dalam pemilihan aditif pada bahan bakar adalah aditif organik (bioaditif) yang berasal dari tumbuhan alam. Indonesia merupakan produsen utama beberapa minyak esensial, seperti Minyak Nilam (Patchouli Oil),

Minyak Akar Wangi (Vertiver Oil), Minyak Sereh Wangi (Cintronella Oil), Minyak kenanga (Cananga Oil), Minyak Kayu Putih (Cajeput Oil), Minyak Sereh Dapur (Lemon Grass), Minyak Cengkeh (Cloves Oil), Minyak Cendana (Sandal wood Oil), Minyak Pala (Nutmeg Oil), Minyak Kayu Manis (Cinamon Oil), Minyak Kemukus (Cubeb Oil) dan Minyak Lada (Pepper Oil)(Kadarohman,2009).

Karena minyak atsiri mudah menguap atau sering disebut minyak terbang akibat adanya kandungan oksigen yang besar dan memiliki sifat-sifat fisika kimia mirip dengan bahan bakar yang terdiri dari karbon (C) , hidrogen (H), oksigen (O), dan nitrogen (N) sehingga mudah terurai (biodegradable) dan ramah lingkungan (tidak mengandung sulfur).Alternatif untuk meningkatkan efisiensi hasil pembakaran bahan bakar dan mengurangi pencemaran adalah mereformulasi bahan bakar dengan zat aditif yang berfungsi untuk memperkaya kandungan oksigen dalam bahan bakar. Song (2001) dan Choi (1999) mengemukakan zat aditif ‘penyedia oksigen’ pada bahan bakar solar berperan untuk meningkatkan bilangan setana (cetane number), sehingga pembakaran menjadi lebih sempurna.

Minyak atsiri dapat larut dalam minyak solar dan hasil analisis terhadap komponen penyusunnya banyak mengandung atom oksigen (Kadarohman, 2009). Yang diharapkan dapat meningkatkan pembakaran bahan bakar dalam mesin.Hal lain yang cukup penting dari struktur senyawa penyusun minyak atsiri, adalah terdapat senyawa dalam bentuk siklis dan rantai terbuka, yang diharapkan dapat menurunkan kekuatan ikatan antar molekul penyusun solar sehingga proses pembakaran akan lebih efektif.

BBM bensin dan Cetrofac untuk solar dan telah di launching pada acara ENIP 2010 (Expo Nasional Inovasi Perkebunan) 12-14 November 2010. Penggunaanbio-aditif ini dapat dilakukan dengan menambahkan 1 ml bio-aditif ke dalam 1000 ml bahan bakar minyak bensin atau solarkendaraan.Pengembangan formula bio-aditif berbasis minyak sereh kini masih terusdikembangkan oleh Balai Penelitian Tanaman Obat dan Aromatik, bekerjasamadengan PT. Sinergi Alam Bersama. Penggunaan aditif nabati diharapkan dapat membantu program penghematan bahan bakar minyak, berkontribusi dalam mengurangi polusi udara dan pemanasan global, meningkatkan penggunaan bahan dalam negeri (Sinar Tani , 2010).

2.9. Blending Bioaditif terhadap Bahan Bakar Biosolar

Blending atau pencampuran dilakukan dengan sangat sederhana dan menguntungkan karena dapat dilakukan dengan mencampurkan bahan bakar biodiesel ,solar dan minyak sereh tanpa menggunakan pemanasan. Sebenarnya tanpa pengadukan , pencampuran antara biosolar dan minyak sereh sudah dapat bercampur dengan baik , oleh karena densitasnya hampir sama (tidak terjadi pemisahan antara kedua minyak tersebut ) . Blending biosolar minyak sereh dilakukan untuk mendapat biosolar baru yang mengandung zat aditif minyak sereh yang mempunyai karakteristik yang tidak jauh dari nilai karakteristik bahan bakar solar , seperti nilai densitas, viskositas dan titik nyala. Diharapkan bahan bakar hasil blendingan ini dapat mengurangi tingkat emisi gas buang seperti gas CO,HC dan Nox dan ramah lingkungan (Pallawagau,2006).

2.10. Emisi gas buang

Emisi gas buang adalah sisa hasil pembakaran bahan bakar di dalam mesin pembakaran dalam mesin pembakaran luar, mesin jet yang dikeluarkan melalui sistem pembuangan mesin. Gas sisa pembakaran harus dikeluarkan ke udara bebas melalui knalpot agar tidak mengganggu proses pemasukan gas baru dan pembakaran.

Sisa hasil pembakaran berupa air (H2O), gas CO atau disebut juga karbon monooksida

yang beracun, CO2

Setelah berada di udara, beberapa senyawa yang terkandung dalam gas buang kendaraan bermotor dapat berubah karena terjadinya suatu reaksi, misalnya dengan sinar matahari dan uap air, atau juga antara senyawa-senyawa tersebut satu sama lain.

atau disebut juga karbon dioksida yang merupakan gas rumah kaca, NOx senyawa nitrogen oksida, HC berupa senyawa Hidrat arang sebagai akibat ketidak sempurnaan proses pembakaran serta partikel lepas (Marine Fuel,2008). Walaupun gas buang kendaraan bermotor terutama terdiri dari senyawa yang tidak berbahaya seperti nitrogen, karbon dioksida, tapi di dalamnya terkandung juga senyawa lain dengan jumlah yang cukup besar yang dapat membahayakan gas buang membahayakan kesehatan maupun lingkungan. Bahan pencemar yang terutama terdapat di dalam gas buang kendaraan bermotor adalah karbon monoksida (CO), berbagai senyawa hidrokarbon, berbagai senyawa nitrogen (NOx) dan sulfur (SOx), dan partikulat debu termasuk timbel (PB). Bahan bakar tertentu hidrokarbon dan timbel organik, di lepaskan ke udara karena adanya penguapan dari sistem bahan bakar. Lalu lintas kendaraan bermotor, juga dapat meningkatkan kadar partikular debu yang berasal dari permukaan jalan, komponen ban dan rem.

Nilai baku mutu gas buang kenderaan bermotor dapat dilihat pada tabel 2.4

Tabel 2.4 Nilai baku mutu emisi gas buang kenderaan bermotor.

No Kategori Parameter Nilai Ambang

Batas ( gr/km)

Metode Uji

1 1,3 < 150 cm3 CO

HC Nox

2.0 0.8 0.15

ECE R 40

2 1,3 > 150 cm3 CO

HC Nox

2.0 0,3 0,15

ECE R 40

Bahan pencemar yang terutama terdapat didalam gas buang kendaraan bermotor adalah karbon monoksida (CO), berbagai senyawa hindrokarbon, berbagai oksida nitrogen (NOx) dan sulfur (SOx), dan partikulat debu termasuk timbel (PB), adanya reaksi di udara yang mengubah nitrogen monoksida (NO) yang terkandung di dalam gas buang kendaraan bermotor menjadi nitrogen dioksida (NO2

 Pengetatan standar emisi gas buang melalui teknologi.

) yang lebih reaktif, reaksi kimia antara berbagai oksida nitrogen dengan senyawa hidrokarbon yang menghasilkan ozon dan oksida lain, yang dapat menyebabkan asap awan fotokimia (photochemical smog). untuk itu berbagai strategi dilakukan:

 Peningkatan kualitas bahan bakar

 Optimasi kualitas bahan bakar

 Pengembangan bahan bakar nabati

 Pengembangan bahan bakar alternatif

2.11. Pengaruh Zat Aditif Terhadap Emisi Gas Buang

Dari beberapa jenis zat aditif dengan kandungan oksigen berbeda-beda yang telah diuji cobakan pada suatu penelitian didapatkan bahwa masing-masing zat aditif tersebut mempunyai pengaruh yang berbeda-beda pula.Emisi gas buang yang dihasilkan oleh pembakaran pada umumnya berdampak negatif terhadap lingkungan sehingga terjadi pencemaran lingkungan (tidak ramah lingkungan) sehingga pengaruh zat aditif minyak sereh dapat menurunkan emisi gas buang sehingga pencemaran udara dapat diperkecil .Saat ini diketahui penggunaan biodiesel yang populer yaitu mencampur 20% biodiesel dengan 80% solar dan disebut dengan B20. Campuran ini menghasilkan angka setana yang cukup tinggi dan konsentrasi emisi gas buang berkurang 16-3% untuk partikulat, 11-25 % untuk karbon mono oksida dan 19-30% untuk hidrokarbon, tetapi cenderung meningkatkan NOx 2% (Manurung,R. 2003).

2.12. Analisa Karakterisasi dan Emisi Gas Buang 2.12.1. Viskositas

Viskositas merupakan sifat intristik fluida yang menunjukkan resistensi fluida terhadap aliran fluida dengan viskositas tinggi lebih sedikit sulit dialirkandisebandingkan fluida denganviskositas yang rendah.Tingginya harga viskositas SVO (Straight Veretable Oil ) inilahlah yang mendasari perlunya dilakukan transesterifikasi untuk menurunkan harga viskositas minyak nabati sehingga mendekati viskositas minyak solar.Pada umumnya viskositas minyak nabati jauh lebih tinggi dibandingkan solar sehingga biodiesel turunan minyak nabati masih mempunyai hambatan untuk dijadikan sebagai bahan bakar pengganti solar.Viskositas suatu fluida ( cairan ) dapat diukur dengan

Viscometer Ostwald dan pengukuran ini merupakan viskositas kinematik (Khasanah dkk,2009 ). Persaman untuk menentukan viskositas kinematik :

µ = K x t

dimana : µ = Viskositas kinematik ( centi stokes /cSt ) K = Konstanta viscometer Ostwald

t = Waktu mengalir fluida didalam pipa viscometer (detik )

2.12.2. Titik Nyala (Flash Point)

Titik nyala atau titik kilat (flash point) adalah titik temperatur terendah yang menyebabkan bahan bakar menyala apabila didekatkan dengan nyala api. Berbeda dengan penerapannya pada kendaraan yang proses ignisinya dipicu oleh sistem pengapian (busi). Titik nyala ini tidak memiliki pengaruh yang besar pada persyaratan pemakaiannya untuk mesin diesel. Namun titik nyala ini diperlukan untuk mengetahui suhu terendah dimana penanganannya dapat dilakukan tanpa mengakibatkan kebakaran. Titik nyala tidak mempunyai batas maksimal tetapi minimal bahan bakar minyak harus mempunyai titik nyala sebesar 150 atau 120 F bergantung kepada jenis dari bahan bakar tersebut. Penentuan titik nyala ini berkaitan dengan keamanan dalam penyimpangan dan penanganan bahan bakar.Titik nyala dapat diketahui dengan cara memanaskan sampel bahan bakar dalam satu

wadah pengaduk lalu melewatkan nyala di atas permukaan bahan bakar tersebut. Penentuan titik nyala biasanya dilakukan dengan alat Pensky Martyn Tester.

(Monteiro ,dkk.2009).

2.12.3. Densitas (Density)

Densitas atau berat jenis fluida adalah suatu perbandingan antara massa suatu zat dengan volumenya. Densitas adalah salah satu variabel untuk menentukan :

Kerapatan suatu fluida (�) dapat didefenisikan sebagai massa per satuan volum . Densitas dihitung dengan rumus (Agus ,2005).

m

� = + 0,0012 Vt

m = massa (gram )

Vt = volume sampel pada 400C

2.12.4. Kromatografi Gas – Spektrometri Massa (GC-MS)

Spektrometer massa memiliki 3 fungsi yang sangat penting, pertama, molekul molekul ditembaki oleh elektron-elektron berenergi tinggi membentuk ion-ion. Ion-ion diaselerasi dalam suatu medan elektrik. Kedua, ion-ion yang di aselerasi dipisahkan berdasarkan perbandingan massa mereka terhadap muatan di dalam medan magnet atau medan elektrik. Selanjutnya ion-ion tertentu dengan perbandingan massa terhadap muatan dideteksi oleh suatu peralatan yang mampu menghitung jumlah ion ion yang terpisah. Hasilnya dideteksi oleh detektor dan di rekam dalam rekorder. Hasil dari rekorder adalah suatu spektrum massa yakni grafik dari sejumlah partikel partikel yang dideteksi sebagai suatu fungsi perbandingan massa terhadap muatan (Donald dkk,1979).

2.12.5. Kromatografi Gas

Kromatografi gas adalah metode kromatografi pertama yang dikembangkan pada zaman instrumen dan elektrokimia yang telah merevolusikan keilmuan selama lebih dari tiga puluh tahun. Kromatografi gas dapat dipakai untuk setiap campuran yang setiap campuran yang sebagai komponennya atau akan lebih baik lagi jika semua komponennya mempunyai tekanan uap yang berarti pada suhu yang dipakai untuk pemisahan. Tekanan uap atau keatsirian memungkinkan komponen menguap dan bergerak bersama-sama dengan fase gerak yang berupa gas. Waktu yang diperlukan untuk memisahkan campuran sangat beragam, tergantung banyaknya komponen dalam suatu campuran, semakin banyak komponen yang terdapat dalam suatu campuran maka waktu yang diperlukan semakin lama. Komponen campuran dapat diidentifikasi berdasarkan waktu tambat (waktu retensi) yang khas pada kondisi yang tepat. Waktu tambat adalah waktu yang menunjukkan berapa lama suatu senyawa tertahan dalam kolom (Gritter dkk, 1985).

2.1.2.6. Spektrum Massa

Spektrum massa biasa diambil pada suatu berkas sinar sebesar 70 elektron volt. Kejadian tersederhana ialah tercampaknya satu atom dari satu molekul dalam fasa gas oleh sebuah elektron dalam berkas atom dan membentuk suatu ion molekul yang merupakan suatu kation radikal (M+).Suatu massa elektron menyatakan massa-massa bermuatan positif terhadap (konsentrasi) nisbinya. Puncak paling kuat (tinggi) pada atom disebut puncak dasar (base peak), dinyatakan dengan nilai 100 % dan kekuatan (tinggi x kepekaan) puncak-puncak lain, termasuk puncak ion molekulnya, dinyatakan sebagai persentasi puncak dasar tersebut.Puncak ion molekul biasanya merupakan puncak-puncak dengan bilangan massa tertinggi, kecuali jika terdapat puncak-puncak isotop. Puncak ion molekul biasanya merupakan puncak-puncak dengan bilangan massa tertinggi (Silverstein dkk. 1981).

2.12.7. Pengujian Emisi Gas Buang

Pengujian emisi gas buang yang dilakukan meliputi kadar HC, CO, CO2, O2 dan NOx

yang terdapat pada hasil pembakaran bahan bakar. Pengujian ini dilakukan bersama dengan pengujian unjuk kerja motor diesel dimana gas buang yang dihasilkan oleh mesin kerja pada saat pengujian diukur untuk mengetahui kadar emisi dalam gas buang. Pengujian emisi gas buang dilakukan dalam penelitian ini menggunakan alat

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1. Alat dan Bahan 3.1.1. Alat

Peralatan yang digunakan untuk mengisolasi minyak atsiri adalah Seperangkat alat destilasi uap (Alat Stahl) , seperangkap alat pembuatan biodisel yang terdiri dari : Labu leher tiga 500 ml, hot plate, Stirer 5000 RPM , Kondenser, Corong pisah dan alat untuk uji karakteristik digunakan Piknometer ( alat untuk mengukur densiti ) , Viskometer Ostwald (alat untuk mengukur viskositas ), Pensky Martyn Tester (alat untuk mengukur titik nyala ) untuk menganalisa komposisi hasil blending minyak sereh dan biosolar di gunakan GC-MS dan alat untuk mengukur kadar emisi gas buang digunakan Auto Logic gas Analizer , Neraca Analitik dan didukung dengan peralatan glass ware.

3.1.2. Bahan

Bahan yang digunakan adalah : Batang sereh segar , Metanol p.a, KOH p.a , Aquadest , Natrium Sulfat Anhidrat , RBDPO yang diperoleh dari Pamina dan Solar yang diperoleh dari PT. Pertamina Belawan.

3.2. Prosedur Penelitian

3.2.1. Pengolahan Minyak Sereh

Sebanyak 200 gram batang sereh yang telah dirajang dimasukkan ke dalam labu Stahl volume 1 Liter. Kemudian ditambahkan air hingga bahan tersebut terendam. Dirangkai alat Stahl, didestilasi hingga keluar uap air bersama minyak. Minyak berada pada lapisan atas dan air pada lapisan bawah dipisahkan dengan menggunakan corong pemisah. Lapisan atas yang diperoleh ditampung, kemudian dikeringkan dengan Na2SO4 anhidrat secukupnya , lalu disaring. Minyak yang diperoleh dimasukkan

ke dalam botol vial. Hasil yang diperoleh dianalisis dengan GC-MS dan di karakterisasi untuk mengetahui densitas, viskositas , titik nyala .

3.2.2. Proses Pembuatan Biodisel dari RBDPO

1. Timbang KOH padat yang jumlahnya 1% dari berat RBDPO

2. Volume metanol yang akan digunakan sebesar 30% dari volume RBDPO. Reaksikan metanol dengan KOH dalam botol aspiratur, dan diaduk pada kecepatan 2000 rpm. Reaksi metanol + KOH dan RBDPO dijaga suhunya sekitar 60-65o

3. Setelah reaksi terjadi akan terbentuk 2 lapisan. Lapisan atas adalah Fatty acid methyl ester (FAME) atau biodiesel, sedangkan lapisan bawah adalah gliserin, pisahkan kedua lapisan dengan menggunakan corong pemisah.

C selama 3 jam, aduk dengan menggunakan pengaduk mekanik pada kecepatan 2000 rpm.

4. Cuci biodiesel dengan menggunakan air untuk menghilangkan ekses metanol kemudian pisahkan di dalam corong pemisah , dikeringkan dengan penambahan Na2SO4 anhidrat.

3.2.3. Pemblendingan atau Proses Pencampuran

Proses pemblendingan dilakukan dengan cara mencampurkan 200 ml Biodisel

dan 800 ml Solar yang disebut dengan B20 dan kedalam 1000 ml campuran ditambahkan minyak sereh dengan berbagai komposisi mulai dari 0,1% ; 0,2%; 0,3% dan 0,4% seperti pada tabel 3.1. Setelah dilakukan pencampuran , maka dilakukan analisa karakteristik viskositas, densiti, titik Nyala, dan emisi gas buang dan analisa GC – MS untuk mengetahui komposisi kimianya.

Tabel . 3.1. Komposisi Blending Minyak sereh , Biodiesel dan Solar (B20)

% Minyak Sereh Biodiesel (ml) Solar (ml) 0,1 200 800

0,2 200 800 0,3 200 800 0,4 200 800

3.2.3.1. Penentuan Viskositas

Diukur sampel sebanyak 75 ml kemudian kedalamnya dimasukkan Higrometer untuk spesifik grafity ( S G). Dimasukkan media pemanas kedalam wadah bagian luar Viskometer Redwood dan dipasang termometer. Ditutup knop penutup aliran dan kemudian sampel dimasukkan sampai tanda batas. Disambungkan kabel arus listrik , kemudian knop penutup dibuka dan ditampung ke flash glass sampai tanda batas sambil dihidupkan stopwatch. Jika sampel telah sampai batas, stopwatch dimatikan dan dicatat waktunya.

Perhitungan untuk menghitung viskositas. 1. Kecepatan alir

V = SG x t Dimana : V = Kecepatan alir SG = Spesific grafity

t = waktu 2. Perhitungan Viskositas Kinematik (VK)

VK = waktu alir x faktor pengali Redwood Dimana : VK = viskositas kinematik

3. Perhitungan Viskositas Viskositas = VK x ρ

Dimana : VK = Viskositas kinematik

ρ = Densitas

3.2.3.2. Pengukuran Densitas (Density)

Densitas atau berat jenis fluida adalah suatu perbandingan antara massa suatu zat dengan volumenya. Densitas adalah salah satu variabel untuk menentukan :

Kerapatan suatu fluida (�) dapat didefenisikan sebagai massa per satuan volum . Densitas dihitung dengan rumus

m

� = + 0,0012 Vt

m = berat sampel , gr

Vt = volume sampel pada 400

3.2.3.3. Penentuan Flash Point (titik nyala) C

1. Diperiksa keadaan alat Pensky Martyn Tester apakah telah tersambung dengan tabung gas elpiji dan telah siap untuk digunakan.

2. Dimasukkan sampel ke dalam wadah samapi tanda batas, kemudian masukkan wadah tersebut ke dalam alat ukur Pensky martyn tester. Disambungkan kabel ke sumber arus listrik, kemudian angkat tust kearah ON dan diatur amperemeter pada alat dengan memutar pengontrol voltase.

4. Pasangkan termometer dan dipanskan sampai suhu yang telah ditentukan dengan memutar tuas pada penutup wadah searah dengan jarum jam, dicatat apakah api menyalah atau tidak pada bukaan di atas pada penutup wadah.

5. Jika telah mendekati titik nyala dilakukan pengujian titik nyala setiap kenaikan 10

6. Jika nyala api hidup maka nyala api pertama adalah titik nyala sampel yang dianalisa.

C. Dicatat apakah api menyala atau tidak pada bukaan diatas penutup wadah.

3.2.3.4. Prosedur Pelaksanaan Pengujian Emisi Gas Buang 1. Menginstal software Autogas Analyzer pada note book

2. Merangkai alat Autogas Analyzer dan menghubungkannya dengan note book

3. Memanaskan mesin uji selama beberapa menit agar kondisinya stabil 4. Menset range pengambilan data setiap 10 detik untuk selama 100 detik 5. Menghubungkan sensor alat uji emisi gas buang kelubang knalpot mesin 6. Menyimpan data emisi gas buang berupa CO2 , CO, HC , O2

7. Untuk mengganti /memvariasikan bahan bakar maka langkah yang harus dilakukan:

dan NOx

a. Mematikan mesin uji

b. Membersihkan tangki dan filter bahan bakar dari sisa-sisa bahan bakar sebelumnya

c. Menunggu waktu sekitar 5- 10 menit agar tangki , filter dan selang aliran bahan bakar bersih dari sisa-sisa bahan bakar sebelumnya.

d. Memasukkan bahan bakar yang baru kedalam tangki bahan bakar.

e. Menunggu sekitar 15 detik agar bahan bakar sampai ke filter bahan bakar , lalu menghidupkan mesin sekitar 5 menit agar kondisi stabil. Lakukan pengujian seperti yang sebelumnya.

3.3.1. Diagram alir perolehan minyak Sereh

Sereh Segar

dibersihkan dirajang ditimbang

Alat destilasi uap

didestilasi

Destilat (Minyak sereh + Air) Residu (Ampas)

dipisahkan

Air Minyak sereh

+ Na2SO4 anhidrat

Dipisahkan / speed Na2SO4.xH2O

Minyak sereh

dianalis

Analisis GC-MS Hasil Analisis

Karakteristik

3.3.2. Diagram Alir Proses Produksi Biodisel

KOH 1 % dari berat RBDPO 30 % metanol dari volume RBDPO

Temperatur 60–65 oC (direfluks 3jam)

Didiamkan sampai pada suhu kamar

Dicuci dengan aquades 3 kali

Ditambah Na2SO4

Disaring

anhidrous

Diuapkan

RBDPO

Transesterifikasi

Lapisan atas Lapisan bawah

Lapisan atas

Residu

Lapisan bawah

Filtrat

HASIL

Analisa GC-MS

Karakteristik

- Density - Viskositas - Titik nyala

3.3.3. Diagram Alir Blending Minyak Sereh Dengan Biosolar (B20)

Biosolar

Minyak sereh

Minyak sereh+ Biosolar

-Viskositas -Titik nyala -Berat jenis

Karakteristik

Emisi gas buang

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. HASIL PENELITIAN

4.1.1 Hasil Transesterifikasi RBDPO dan Hasil isolasi Minyak sereh dari sereh wangi.

Dari sampel sebanyak 300 gram RBDPO diperoleh sebanyak 270 gram dan dari 1 kg sereh diperoleh minyak sereh sebanyak 1,5 ml ( 0,5% v/w ).

4.1.2. Analisa Kromatografi Gas – Spektroskopi Massa (GC-MS) Biodisel. Analisa Kromatografi gas dilakukan untuk meyakinkan bahwa hasil yang diperoleh merupakan senyawa biodiesel sekaligus membuktikan komposisi asam lemak dari RBDPO yang digunakan. Hasil analisa dengan Kromatografi Gas Mass Spektrum ( GC – MS ) biodiesel dari hasil transesterifikasi oil RBDPO menghasilkan kromatogram seperti pada gambar 4.1

Dari kromatogram tersebut diatas dari Biodiesel ditemukan 7 jenis senyawa sebagai Metil Ester asam lemak dengan kadar 98,66 % dengan konsentrasi masing masing seperti pada tabel 4.1.Sedangkan spektrum MS dari masing-masing senyawa yang terdapat dalam biodiesel (metil ester asam lemak dari RBDPO ) seperti pada lampiran A.1

Tabel 4.1. Komponen Senyawa Biodiesel dari RBDPO.

NO Waktu Kandungan Rumus Berat Senyawa Kimia

Retensi % Molekul Molekul

1 17,851 0,15 C13H26O2

2 20,382 0,83 C

214 Metil laurat

15H30O2

3 22,730 42,80 C

242 Metil miristat

17H34O2

4 24,374 11,78 C

270 Metil palmitat

19H34O2

5 24,480 39,2 C

322 Metil linoleat

19H36O2 296

6 24,701 4,92 C

Metil oleat

19H38O2

7 36,535 0,36 C

298 Metil stearat

21H42O2 326 Metil ekasanoat

4.1.3. Hasil Analisis dengan GC – MS dari Minyak Sereh.

Minyak Sereh yang diperoleh secara penyulingan destilasi uap dianalisis dengan GC – MS . Pemeriksaan dengan GC menghasilkan kromatogram dengan 18 Puncak (gambar 4.2.) Dan masing-masing senyawa tersebut seperti pada. Tabel 4.2

Gambar 4.2. Kromatogram GC Sampel Minyak Sereh

.Sedangkan spektrum MS dari masing-masing senyawa yang terdapat dalam minyak sereh seperti pada lampiran A.2 ,selanjutnya struktur dari senyawa tersebut seperti pada gambar 4.3

Destiana , M. Zandy, A. Nazef dan Puspasari, S.2007. Intensifikasi Proses Produksi Biodisel.Biodisel pdf.

Donald, Gary and George. 1979. Introduction to Spectroscopy,Department of Chemistry,Western Washington University, Bellingham, Washington.

Douglas, James Sholto. 1979. Making Your Own Cosmetic, Pelham Books, London Gerpen J,V . 2005. Biodiesel Prosessing and Production .Journal of Fuel

ProsessingTechnologi.

Gritter, R, J. 1985. Pengantar Kromatografi. Bandung: Penerbit ITB. Guenther, E. 2006. Minyak Atsiri,.UI-Press. Jilid 1. Jakarta.

Jinlin Xueab . 2011 . Effect of biodiesel on engine performances and emissions Renewable and Sustainable Energy Reviews 15

Kadarohman , A. 2009. Eksplorasi Minyak Atsiri Sebagai Bioaditif Bahan Bakar Solar. Jurnal Pengajaran MIPA. Vol. 14 No. 2 .

Khasanah, Sundaryono, A. Budiyanto. 2009. Pemanfaatan Limbah Cair Pengolahan Kelapa Sawit Untuk Pembuatan Biokerosen P.Kimia-JPMIPA FKIP UniversitasBengkulu .

Ketaren, S. 1985. Pengantar Teknologi MinyakAtsiri . Balai Pustaka Jakarta.

Koensoemardiyah , Atoz. 2010 . Minyak Atsiri untuk Industri Makanan, Kosmetik, dan Aromaterapi, Penerbit C.V Andi Ofset.

Knothe ,G. 2007. Some Aspects of biodiesel Oxidative Stability .JurnalProsesing Technology Review 88 : 669 – 677.

Leung , DYC. Koo, BCP.Guo and Y . 2006 . Degaradation of biodiesel under different storage conditions .Journal of Bioresource Technology.

Manoi, F. 2007. Teknologi Pengolahan dan Penggunaan minyak atsiri serta mamfaat limbahnya.

Manurung, R. 2007. Kinetika Transesterifikasi Minyak sawit menjadi Etil ester (biodiesel) ,jurnalTeknologi Proses.

Marine Fuel . 2008. Study Finds Biodiesel Blends With Marine Fuel Can Improve Thermal Efficiency and Reduce CO Emission Nox and CO2 Emission Increse.

Meng, X . Chen , G . Wang , Y. 2008. Biodiesel Production from Waste CookingOilVia Alkali Catalyst and Its Engine Teste .Journal of Fuel Prosessing Technology.

Mittelbach , M . C and Remscmidt. 2004. Biodiesel The Comprehensive Hand Book 1 st Edition BoersedruckGes .m.b.h,Vienna ,Australia.

Mohammad, N. Mohd , J. Yehia, A. Eldrainy and Muhammad, HAl. 2011. Experimental investigation of spray characteristics of refined bleached and deodorized palm oil and diesel blends using phase Doppler particle analyzer , International Journal of the Physical Sciences Vol. 6(29), pp. 6674-6680,

Monteiro, M.R. Ambrozina,r.p. Lion , L.M. Fereira, A.G. 2009. Critical Review on Analitical Methods for Biodiesel Chracterization ,journal of Talanta. Munawir , dkk . 2005. Efek penambahn senyawa Peroxide pada bahan bakar solar

terhadap Kinerja mesin dan penghematan serta percepatan pembakaran bahan bakar mesin diesel, Laporan pengujian riset terpadu.

Munawir , MZ. 2006 . Blending bioaditif biodiesel pada bahan bakar solar untuk penurunan SFC dan Emisi gas buang. I Pusat Rekayasa Perangkat Nuklir (PRPN) – BATAN Kawasan Puspitek . Serpong 15314 . Tangerang.

Nagarajan , G .1998 . Review of Ethanol in Compression Ignition Engine Institute for EnergyStudy . Anna University Chenmay. Http:I/www.sae India.org/Salconference/Ethanol review.Httm.

Nasikin , M.Mokhdiyah , A. 2003. Sintesis Metil Ester sebagai aditif bahan bakar solar dari minyak sawit . Jurnal Teknologi edisi 1 tahun XVII.

Nova nioda , 1995. Penghematan Konsumsi BBM untuk Peningkata Ekspor Minyak Bumi.Proseding Hasil Lokakarya Energi.

Noerdin,D .1986. Elusidasi Struktur senyawa organic, penerbit Angkasa Bandung. Pallawagau . 2006. Biodiesel from CPO and Aplication as Blending Components ,3rd

Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup, Tahun 2012 Tentang Asian Petroleum Technology Symposium Program

Ambang Batas Emisi Gas Buang Kendaraan Tipe Baru dan Kendaraan Yang Sedang Diproduksi, Kementerian Lingkungan Hidup, 2012.

Samios, D. Pedrotti, F. Nicolau, A. Reiznautt ,QB. Martini, DD. Dalcin, FM. 2009. A Transesterification Double Step Process — TDSP For Biodiesel Preparation From Fatty Acids Triglycerides. Fuel Processing Technology 90: 599-605.

Sastrohamidjojo, H. 2004. Kimia Minyak atsiri.Yogyakarta : Gajah Mada University Press.

Silverstein, RM. Basler, GC and Morril,T.1981. Spectometric Identification of Organic Compound,fourth Edition, john Willey and Sons,New York.

Sinar Tani, 2010. Penggunaan minyak serai wangi sebagai bahan bioaditif bahan bakar minyak.

Soebardjo, B . 2010. Ketahanan Pangan dan Energi, Makalah Seminar Nasional Teknik Kimia,Surabaya.

Soerawidjaja.Tatang,H. 2006. Fondasi-fondasi Ilmiah dan Keteknikan dari Teknologi pembuatan biodiesel.Handout Seminar Nasional Biodiesel sebagaiEnergiAlternatifMasadepan .UGM Yogyakarta .

Song , J. 2001. Effect of Oxygenated Fuel on Combustion and Emissions in a Light-Duty Turbo Diesel Engine. The Pennsylvania State University, University Park,Pennsylvania.

Surahadikusumah, E. 1989. Kimia Tumbuhan. Pusat Antar Universitas Ilmu Hayat. Institut Pertanian Bogor. Bogor

LAMPIRAN – I: DATA HASIL PENGUJIAN EMISI GAS BUANG

No.

Bahan Bakar

Putaran Mesin,

rpm CO2 % CO % HC ppm O2

NOx ppm %

1 Solar

1600 5.013 2.420 185.6 2.052 2.1

1800 5.453 2.484 186.2 2.932 2.2

2000 5.484 2.575 186.4 2.887 2.4

2200 5.659 2.684 186.8 2.932 2.6

2400 5.664 3.077 186.9 2.419 2.9

2 Biodiesel

1600 5.213 2.290 180.5 1.936 2.4

1800 5.553 2.409 181.6 2.813 2.8

2000 5.684 2.489 181.0 2.779 2.8

2200 5.859 2.529 182.0 2.845 2.9

2400 5.874 2.545 183.7 2.350 3.0

3 B20+Nilam 0,1%

1600 5.313 2.257 179.9 1.900 2.5

1800 5.669 2.397 180.7 2.821 2.7

2000 5.757 2.420 180.8 2.797 2.6

2200 5.936 2.469 181.7 2.850 2.8

2400 5.922 2.539 183.2 2.334 2.9

4 B20+Nilam 0,2%

1600 5.595 2.139 179.8 1.890 3.0

1800 5.750 2.307 180.7 2.803 2.8

5 B20+Nilam 0,3%

1600 5.674 2.094 180.7 1.863 3.1

1800 5.890 2.307 182.9 2.942 2.7

2000 6.092 2.300 179.2 2.681 2.8

2200 6.003 2.359 180.0 2.735 3.1

2400 6.386 2.388 182.0 2.799 3.0

6 B20+Nilam 0,4%

1600 5.814 1.972 179.9 2.180 3.1

1800 6.063 2.247 180.9 2.431 2.7

2000 6.267 2.286 180.9 2.378 3.0

2200 6.096 2.279 181.2 2.632 2.8

2400 6.479 2.336 181.6 2.128 3.1

7 B20+Sereh 0,1%

1600 5.373 2.248 179.4 2.340 2.4

1800 5.660 2.367 180.2 2.361 2.8

2000 5.794 2.370 180.5 2.938 3.0

2200 5.946 2.449 179.6 2.493 2.9

2400 5.912 2.559 178.9 2.600 3.0

8 B20+Sereh 0,2%

1600 5.593 2.228 179.6 2.257 2.6

1800 5.758 2.337 179.7 2.304 2.9

2000 5.724 2.330 180.8 2.047 3.0

2200 6.169 2.429 181.7 2.812 2.9

2400 6.290 2.499 183.3 2.684 3.1

9 B20+Sereh 0,3%

1600 5.681 2.207 181.7 2.755 3.0

1800 5.993 2.312 181.4 2.408 3.0

2200 6.023 2.399 183.3 2.479 2.9

2400 6.242 2.419 184.2 2.775 3.0

10 B20+Sereh 0,4%

1600 5.694 2.168 179.4 2.411 2.9

1800 6.070 2.112 180.3 2.663 2.7

2000 6.231 2.270 182.7 2.336 3.1

2200 6.058 2.379 182.2 2.768 2.8