PENGARUH APLIKASI FLY ASH BENTUK PELET PEREKAT YANG DIAKTIVASI FISIK TERHADAP PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS BUANG SEPEDA MOTOR BENSIN 4-LANGKAH

THE EFFECT OF USE OF PHYSICAL ACTIVATED ADHESIVE PELLETS FLY ASHIN ENGINE PERFORMANCE AND GAS-EMISSION

OF 4-STROKE PETROL ENGINE

BY

DIMAS RILHAM PURWANTA

Advances in technology have made human beings to improve performance of engines that still use fossil fuels as their fuel, on the other hand, oil reserves begin to decrease from year to year. Therefore, the research was conducted by using physical activated adhesive pellets fly ash in order to observe the effect of economizing on fuel consumption and exhaust gas emissions in 4-stroke petrol engine.

This research was done with some tests variation those are run test (road test, stationary and acceleration) and emission testing. The road test conducted at a distance of 5 km is running constantly acurated at avarage speed of 50 km/h. While the test acceleration taking trough speed of 0-80 km/h (with gearshift) and speed of 40-80 km/h (without gearshift). the Stationary testing was performed at 3500 rpm and 5000 rpm using fly ash pellets and without fly ash pellets and husk charcoal as comparison. Emission testing is divided into two parts, using fly ash and without fly ash. Fly ash that is used in this research consist of physical activated adhesive pellets fly ash with variations in mass size (35 gr, 45 gr, and 55 gr.). Fly ash pellets are packed in a frame and placed inside the Jupiter Z 110 cc motorcycle air filter casing.

In this research, use of fly ash was proved to reduce fuel consumption up to 22,34% on the road test through the distance of 5 km. At stationary tests of 3500 rpm there is the largest economizing on fuel consumption with 55 grams pellet as big as 32.66% and 5000 rpm there is the largest economizing on fuel consumption with the mass of 45 grams which is 19,56%. While at the test acceleration 0-80 km/h capable of accelerating the travel time of 20,44% and acceleration 40-80 km/h capable of accelerating time of 27,14%. For emission testing, the fly ashcan reduce the concentration of CO gas up to 86,23% at 1500 rpm and 3500 rpm the concentration of CO gas decreased about 12,99%. The reduction of HC gas was obtained up to 12,35% at 1000 rpm and 3500 rpm gas

Keywords: Fossil fuels, fly ash pellets adhesive, fuel consumption, exhaust gas emissions.

PENGARUH APLIKASI FLY ASHBENTUK PELET PEREKAT YANG DIAKTIVASI FISIK TERHADAP PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS

BUANG SEPEDA MOTOR BENSIN 4-LANGKAH

Oleh

DIMAS RILHAM PURWANTA

Kemajuan teknologi telah membuat manusia melakukan pengembangan terhadap kemampuan dari sebuah mesin yang masih menggunakan bahan bakar fosil sebagai bahan bakar favorit dimana cadangan minyak mulai menyusut dari tahun ke tahun. Untuk itu dilakukan penelitian dengan menggunakan fly ashpelet perekat aktivasi fisik untuk bisa dilihat efek dari penghematan konsumsi bahan bakar dan emisi gas buang pada sepeda motor bensin 4-langkah.

Penelitian ini dilakukan dengan beberapa variasi pengujian diantaranya adalah pengujian berjalan (road test, stasioner dan akselerasi) dan pengujian emisi. Pengujianroad testdilakukan dengan menempuh jarak 5 km yang berjalan secara konstan dengan besar kecepatan rata-rata 50 km/jam. Sedangkan pengujian akselerasi kecepatan 0-80 km/jam (dengan perpindahan gigi) kecepatan 40-80 km/jam (tanpa perpindahan gigi). Untuk pengujian stasioner dilakukan pada putaran 3500 rpm dan 5000 rpm menggunakanfly ashpelet dan tanpafly ashpelet serta pelet arang sebagai pembanding. Untuk pengujian emisi dibagi menjadi dua bagian yaitu menggunakan fly ash dan tanpa fly ash. Fly ash yang digunakan dalam penelitian ini merupakan fly ash pelet aktivasi fisik dengan variasi ukuran massa (35 gr, 45 gr, dan 55 gr). Fly ashpelet tersebut dikemas dalam suatuframe dan diletakkan di dalam saringan udara (filter) kendaraan uji sepeda motor Jupiter Z 110 cc.

Dalam penelitian ini, terbukti fly ashmampu menghemat konsumsi bahan bakar hingga sebesar 22,34% pada pengujianroad testdengan jarak tempuh 5 km. Pada pengujian stasioner 3500 rpm terjadi penghematan konsumsi bahan bakar terbesar dengan ukuran 55 gram sebesar 32,66% dan 5000 rpm terjadi penghematan konsumsi bahan bakar terbesar dengan ukuran 45 gram sebesar 19,56%. Sedangkan pada pengujian akselerasi 0-80 km/jam mampu mempercepat waktu tempuh sebesar 20,44% dan akselerasi 40-80 km/jam mampu mempercepat waktu 27,14%. Untuk pengujian emisi, penggunaan fly ash mampu menurunkan konsentrasi gas CO hingga 86,23 % pada putaran 1500 rpm dan pada rpm 3500 penurunan konsentrasi gas CO sebesar 12,99 %. Sementara itu, penurunan gas HC diperoleh hingga 12,35 % untuk putaran 1500 rpm dan pada rpm 3500 penurunan

Kata kunci : Bahan bakar fosil, fly ash pelet, konsumsi bahan bakar, emisi gas buang.

A. Latar Belakang

Mesin pada mulanya diciptakan untuk memberikan kemudahan bagi manusia dalam melakukan kegiatan yang melebihi kemampuannya. Umumnya mesin merupakan suatu alat yang berfungsi untuk merubah satu bentuk energi menjadi bentuk energi lain. Kemajuan teknologi telah membuat manusia melakukan pengembangan terhadap kemampuan dari sebuah mesin, sehingga mesin yang diciptakan nantinya dapat lebih efisien dari sebelumnya. Namun tanpa disadari pengembangan mesin tersebut berdampak buruk terhadap kelestarian dari bahan bakar fosil terutama minyak bumi, karena tidak dapat dipungkiri bahan bakar minyak bumi masih menjadi bahan bakar atau sumber energi utama dan favorit penggerak mesin-mesin yang diciptakan manusia tersebut.

Dunia telah membuktikan bahwa cadangan minyak mulai menyusut sejak 1998 yang dipimpin oleh Rusia, Norwegia, dan China. Hal ini ditegaskan oleh BP Plc. Saat ini cadangan minyak berada di level 1,258 triliun barrel pada akhir tahun 2008, turun dibandingkan dengan 1,261 triliun barrel pada tahun sebelumnya. (KompasJum’at, 12 Juni 2009).

Cepat atau lambat bahan bakar minyak bumi akan habis. Artinya, sebagai pengguna bahan bakar minyak bumi sudah semestinya dapat mengupayakan untuk menghemat energi agar teknologi yang sudah tersedia dapat terus dimanfaatkan. Banyak cara untuk mengatasi krisis energi, diantaranya adalah dengan menggantikan bahan bakar minyak bumi yang kemudian beralih kepada energi alternatif terbarukan dan pemanfaatanfly ashbatubara.

Jumlah molekul gas nitrogen dalam udara memiliki jumlah terbesar (78%) dibanding jumlah oksigen (21%), sedang 1% lainnya adalah uap air dan kandungan gas-gas lain (Wikipedia Foundation, 2004). Hal ini jelas akan mengganggu proses pembakaran karena nitrogen dan uap air akan mengambil panas di ruang bakar. Sehingga menyebabkan pembakaran tidak sempurna. Penyaringan udara konvensional tidak dapat menyaring gas-gas pengganggu yang terkandung di dalam udara, namun hanya dapat menyaring partikel-partikel debu atau kotoran-kotoran yang tampak oleh mata. Oleh karena itu, diperlukan saringan udara yang dapat menyaring nitrogen, uap air dan gas-gas lain agar dapat menghasilkan udara pembakaran yang kaya oksigen. (http://pustakailmiah.unila.ac.id).

Salah satu solusi yang dilakukan untuk menghemat bahan bakar, dan meningkatkan daya mesin adalah dengan memaksimalkan kandungan oksigen yang akan digunakan untuk proses pembakaran. Kondisi udara pembakaran yang masuk ke ruang bakar sangat berpengaruh dalam menghasilkan prestasi mesin yang tinggi. Udara lingkungan yang dihisap masuk untuk proses pembakaran terdiri atas bermacam-macam gas, seperti nitrogen, oksigen, uap

air, karbon monoksida, karbon dioksida, dan gas-gas lain. Sementara gas yang dibutuhkan pada proses pembakaran adalah oksigen untuk membakar bahan bakar yang mengandung molekul karbon dan hidrogen (Wardono, 2004).

Fly ash adalah terminologi umum untuk abu terbang yang ringan dan abu relatif berat yang timbul dari suatu proses pembakaran suatu bahan yang lazimnya menghasilkan abu. Fly ashdanbottom ashdalam konteks ini adalah abu yang dihasilkan dari pembakaran batubara.

Fly ash banyak diproduksi oleh industri-industri besar yang membutuhkan bahan bakar seperti PLTU, industri semen, karet dan lain-lain. Di Indonesia produksi fly ash dari pembangkit listrik terus meningkat, dimana pada tahun 2000 jumlahnya mencapai 1,66 juta ton dan diperkirakan mencapai 2 juta ton pada tahun 2006 (Ngurah Ardha, dkk, 2008). Besarnya jumlah fly ash yang dihasilkan dari tahun ke tahun tak seiring dengan cara penanganannya yang masih terbatas pada penimbunan di lahan kosong atau bahkan terbuang begitu saja (S.Wang, H. Wu , H, 2008).

Abu terbang dapat dimanfaatkan sebagai adsorben untuk penyisihan polutan pada gas buang proses pembakaran yang berpotensi untuk merusak lingkungan seperti gas sulfur oksida yang menyebabkan hujan asam, gas nitrogen oksida yang menyebabkan pemanasan global, dan merkuri (Hg) yang berbahaya bagi makhluk hidup. Polutan tersebut diantaranya SOx,NOx, merkuri (Hg), dan gas-gas organik. Abu terbang batubara juga memiliki potensi sebagai adsorben untuk menyisihkan NOx dari aliran gas buang.

Emisi NOx diserap oleh karbon tidak terbakar yang terdapat di dalam abu terbang batubara. Partikel karbon tersebut dapat juga diaktivasi untuk meningkatkan kinerja penyerapan NOx.. (http://majarikanayakan.com).

Fly ash yang biasanya menjadi limbah bagi berbagai Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) kini dapat digunakan dan dapat disetarakan dengan zeolit jika memiliki kandungan alumina-silika yang cukup tinggi dan kandungan karbon yang rendah (http://majarimagazine.com). Untuk itu dilakukan pengembangan untuk pembentukan fly ash pelet dengan menggunakan perekat. Modifikasi sifat fisik dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi abu terbang. Peningkatan kapasitas adsorpsi dapat membuat adsorben dari abu terbang batubara kompetitif bila dibandingkan dengan karbon aktif dan zeolit (http://majarimagazine.com).Fly ashdapat digunakan sebagai bahan dasar sintesis zeolit, karena komponen utamanya adalah SiO2 dan Al2O3 yang secara kimia sesuai dengan komponen zeolit (Sukandarrumidi, 2006). Abu layang dapat juga digunakan sebagai membran filtrasi dengan biaya yang murah (Jedidi, 2009). Antara News (2008) juga melaporkan bahwa abu layang dapat mengurangi kadar air sehingga dapat menambah kekerasan beton. Pada penggunakan fly ash pelet menggunakan perekat yang dilakukan pada motor bensin 4-langkah diperkirakan hasil pengujian bisa menaikan tenaga mesin, hemat bahan bakar, kemudian uji emisi yang diperoleh akan lebih ramah lingkungan.

Fly ash memiliki pori-pori yang besar dari beberapa partikel dimana dapat menyerap air dan menghasilkan konsumsi air yang banyak pada beton

(Cheerarot, 2008). Disamping itu Fly ashdapat menyerap air yang digunakan dalam pencampuran beton, menciptakan campuran halus yang mengering dengan kekuatan lebih besar dari beton normal (www.ehow.co.uk). Dalam penelitian lainnya, fly ash dapat menyerap air dan beberapa unsur hara sehingga dapat meningkatkan kualitas dengan baik (www.geology.com.cn).

Dalam hasil uji eksperimen fly ash per seratus gram dan telah di panaskan pada suhu yang berbeda-beda menunjukkan adanya penyusutan massa sebelum dan sesudah diaktivasi menggunakan oven pada suhu yang variatif yaitu 1750C, 2000C, dan 2500C. Hal ini bertujuan untuk menghilangkan kadar air yang terdadap dalam fly ash tersebut. Dari hasil percobaan tersebut dihasilkan bahwa massa setelah dilakukan aktivasi dan didiamkan dalam udara bebas menunjukan kenaikan massa yang signifikan dari hari ke hari. Dalam percobaan tersebut menunjukan bahwa komposisi kimia yang terkandung dalamfly ashdapat mengikat molekul dalam udara bebas terutama uap air.

Tabel 1. Data percobaan

Temperatur Berat Berat setelah diaktivasi

fly ash awal 1 jam 1 x 24 jam 2 x 24 jam 175oC 100 gram 98,32 gram 99,28 gram 99,38 gram 200oC 100 gram 98,93 gram 99,96 gram 100,16 gram 250oC 100 gram 98,65 gram 99,2 gram 99,74 gram

Nilai unsur kimia Si dan Al yang terkandung dalam SiO2dan Al2O3 masing-masing sebesar 54,00 % dan 30,08 % (http://dafi017.blogspot.com) sehingga

menghasilkan perbandingan sebesar 1,79. Hal tersebut membuktikan bahwa unsur senyawa dalam fly ashmempunyai sifat mengikat molekul dalam udara bebas terutama uap air. Perbandingan SiO2dan Al2O3 di bawah angka 5 akan semakin baik menyerap kadar uap air dalam udara sekitar.

Untuk itu, diadakan dilakukan penelitian ini dalam pembuatan dan pengujian fly ashpelet teraktivasi fisik dengan variasi massa yang berbeda yaitu 55, 45, dan 35 gram pada motor bensin 4 langkah terhadap prestasi mesin dan emisi gas buangnya.

B. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Mengetahui pengaruh pemakaian fly ash pelet terhadap prestasi mesin motor bensin 4 langkah ditinjau dari konsumsi bahan bakar, percepatan (acceleration) dan emisi gas buang.

2. Mengetahui massafly ash pelet yang optimal untuk meningkatkan prestasi mesin.

C. Batasan Masalah

Batasan masalah diberikan agar pembahasan dari hasil yang didapatkan lebih terarah. Adapun batasan masalah yang diberikan pada penelitian ini, yaitu :

1. Mesin yang digunakan dalam penelitian ini adalah sepeda motor bensin 4 langkah (110 cc) tahun 2006, kondisi mesin baik dan telah dilakukan tune-up/ servis rutin sebelum pengujian dilakukan.

2. Fly ashyang digunakan adalah berasal dari PLTU Tarahan. 3. Fly ashberbentuk pelet yang telah diaktivasi fisik.

4. Alat yang digunakan untuk membuat fly ashpelet adalah alat yang masih sederhana yang masih menggunakan cetakan. Oleh sebab itu, besar tekanan pada saat pembuatan diabaikan.

5. Penilaian peningkatan prestasi mesin hanya berdasarkan konsumsi bahan bakar,acceleration, dan emisi gas buang

D. Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan dari penelitian ini adalah:

BAB I : PENDAHULUAN

Terdiri dari latar belakang, tujuan, batasan masalah, hipotesa, dan sistematika penulisan dari penelitian ini. BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Berisikan tentang motor bensin 4-langkah, sistem karburator, teori pembakaran, parameter prestasi motor bakar, fly ash, sifatfly ash, aktivasi fly ash, dan kegunaan fly ash.

Berisi beberapa tahapan persiapan sebelum pengujian, prosedur pengujian, dan diagram alir pengujian.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Yaitu berisikan pembahasan dari data-data yang diperoleh pada pengujian motor bensin 4-langkah 110 cc.

BAB V : SIMPULAN DAN SARAN

Berisikan hal-hal yang dapat disimpulkan dan saran-saran yang ingin disampaikan dari penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

A. Motor Bakar

Motor bakar adalah salah satu bagian dari mesin kalor yang berfungsi untuk mengkonversi energi termal hasil pembakaran bahan bakar menjadi energi mekanis. Motor bakar pada umumnya dibedakan menjadi dua (Wardono, 2004) :

1. Motor bensin

Yang menjadi ciri utama dari motor bensin adalah proses pembakaran bahan bakar yang terjadi di dalam ruang silinder pada volume tetap. Proses pembakaran pada volume tetap ini disebabkan pada waktu terjadi kompresi, dimana campuran bahan bakar dan udara mengalami proses kompresi di dalam silinder, dengan adanya tekanan ini bahan bakar dan udara dalam keadaan siap terbakar dan busi meloncatkan bunga listrik sehingga terjadi pembakaran dalam waktu yang singkat sehingga campuran tersebut terbakar habis seketika dan menimbulkan kenaikan suhu dalam ruang bakar.

0 1

3

2

4

Volume spesifik, v

T ek an an , P TMB TMA

Motor bakar bensin 4-langkah adalah salah satu jenis mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang beroperasi menggunakan udara bercampur dengan bensin dan untuk menyelesaikan satu siklusnya diperlukan empat langkah piston, seperti ditunjukkan pada gambar 1.

Gambar 1.Siklus motor bakar bensin 4-langkah (Heywood, 1988) Untuk lebih jelasnya proses-proses yang terjadi pada motor bakar bensin 4-langkah dapat dijelaskan melalui siklus ideal dari siklus udara volume konstan seperti ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Diagram P-v dari siklus ideal motor bakar bensin 4-langkah (Wardono, 2004).

(a) Langkah hisap (b) Langkah kompresi _{(c) Langkah ekspansi (d) Langkah buang}

Katup keluar

Katup masuk busi

Kepala piston

Batang piston Poros engkol

Keterangan mengenai proses-proses pada siklus udara volume konstan dapat dijelaskan sebagai berikut (Wardono, 2004):

a. Proses 0_{1 : Langkah hisap (Intake)}

Pada langkah hisap campuran udara-bahan bakar dari karburator terhisap masuk ke dalam silinder dengan bergeraknya piston ke bawah, dari TMA menuju TMB. Katup hisap pada posisi terbuka, sedang katup buang pada posisi tertutup. Di akhir langkah hisap, katup hisap tertutup secara otomatis. Fluida kerja dianggap sebagai gas ideal dengan kalor spesifik konstan. Proses dianggap berlangsung pada tekanan konstan.

b. 1) Proses 1_{2 : Langkah kompresi (Compression)}

Pada langkah kompresi katup hisap dan katup buang dalam keadaan tertutup. Selanjutnya piston bergerak ke atas, dari TMB menuju TMA. Akibatnya campuran udara-bahan bakar terkompresi. Proses kompresi ini menyebabkan terjadinya kenaikan temperatur dan tekanan campuran tersebut, karena volumenya semakin kecil. Campuran udara-bahan bakar terkompresi ini menjadi campuran yang sangat mudah terbakar. Proses kompresi ini dianggap berlangsung secara isentropik.

2) Proses 2_{3 : Langkah pembakaran volume konstan}

Pada saat piston hampir mencapai TMA, loncatan nyala api listrik diantara kedua elektroda busi diberikan ke campuran udara-bahan bakar terkompresi sehingga sesaat kemudian campuran udara-bahan bakar ini terbakar. Akibatnya terjadi kenaikan temperatur

dan tekanan yang drastis. Kedua katup pada posisi tertutup. Proses ini dianggap sebagai proses pemasukan panas (kalor) pada volume konstan.

c. Proses 3_{4 : Langkah kerja/ekspansi (Expansion)}

Kedua katup masih pada posisi tertutup. Gas pembakaran yang terjadi selanjutnya mampu mendorong piston untuk bergerak kembali dari TMA menuju TMB. Dengan bergeraknya piston menuju TMB, maka volume gas pembakaran di dalam silinder semakin bertambah, akibatnya temperatur dan tekanannya turun. Proses ekspansi ini dianggap berlangsung secara isentropik.

d. 1) Proses 4_{1 : Langkah buang volume konstan (Exhaust)}

Saat piston telah mencapai TMB, katup buang telah terbuka secara otomatis sedangkan katup hisap masih pada posisi tertutup. Langkah ini dianggap sebagai langkah pelepasan kalor gas pembakaran yang terjadi pada volume konstan.

2) Proses 1_{0 : Langkah buang tekanan konstan}

Selanjutnya piston bergerak kembali dari TMB menuju TMA. Gas pembakaran didesak keluar melalui katup buang (saluran buang) dikarenakan bergeraknya piston menuju TMA. Langkah ini dianggap sebagai langkah pembuangan gas pembakaran pada tekanan konstan.

2. Motor Diesel

Motor diesel memiliki ciri utama yaitu pembakaran bahan bakar di dalam silinder berlangsung pada tekanan konstan, dimana gas yang dihisap pada

langkah hisap yang merupakan udara murni tersebut berada di dalam silinder pada waktu piston berada di titik mati atas . Bahan bakar yang masuk kedalam silinder oleh injector terbakar bersama dengan udara oleh suhu kompresi yang tinggi.

B. Proses Pembakaran

Pembakaran adalah reaksi kimia antara komponen-komponen bahan bakar (Karbon dan hidrogen) dengan komponen udara (Oksigen) yang berlangsung sangat cepat, yang membutuhkan panas awal untuk menghasilkan panas yang jauh lebih besar sehingga menaikkan suhu dan tekanan gas pembakaran. Elemen mampu bakar atau Combustible yang utama adalah hidrogen dan oksigen. Sementara itu, Nitrogen adalah gas lembam dan tidak berpartisipasi dalam proses pembakaran. Selama proses pembakaran, butiran minyak bahan bakar menjadi elemen komponennya, yaitu hidrogen dan karbon, akan bergabung dengan oksigen untuk membentuk air, dan karbon bergabung dengan oksigen menjadi karbon dioksida. Kalau tidak cukup tersedia oksigen, maka sebagian dari karbon, akan bergabung dengan oksigen menjadi karbon monoksida. Akibat terbentuknya karbon monoksida, maka jumlah panas yang dihasilkan hanya 30 persen dari panas yang ditimbulkan oleh pembentukan karbon monoksida sebagaimana ditunjukkan oleh reaksi kimia berikut (Wardono, 2004).

reaksi cukup oksigen: CO₂ CO₂393,5kJ_{, ... (1)} reaksi kurang oksigen: C_21O_{2 }CO_110,5 kJ_{. ... (2)}

Keadaan yang penting untuk pembakaran yang efisien adalah gerakan yang cukup antara bahan bakar dan udara, artinya distribusi bahan bakar dan bercampurnya dengan udara harus bergantung pada gerakan udara yang disebut pusaran. Energi panas yang dilepaskan sebagai hasil proses pembakaran digunakan untuk menghasilkan daya motor bakar tersebut. Reaksi pembakaran dapat diliat di bawah ini :

CxHy+ (O2+ 3,773N2) CO2+ H2O + N2+ CO + NOx+ HC ... (3) Secara lebih detail dapat dijelaskan bahwa proses pembakaran adalah proses oksidasi (penggabungan) antara molekul-molekul oksigen (‘O’) dengan molekul-molekul (partikel-partikel) bahan bakar yaitu karbon (‘C’) dan hidrogen (‘H’) untuk membentuk karbon dioksida (CO2) dan uap air (H2O) pada kondisi pembakaran sempurna. Disini proses pembentukan CO2 dan H2O hanya bisa terjadi apabila panas kompresi atau panas dari pemantik telah mampu memisah/memutuskan ikatan antar partikel oksigen (O-O) menjadi partikel ‘O’ dan ‘O’, dan juga mampu memutuskan ikatan antar partikel bahan bakar (C-H dan/atau C-C) menjadi partikel ‘C’ dan ‘H’ yang berdiri sendiri. Baru selanjutnya partikel ‘O’ dapat beroksidasi dengan partikel ‘C’ dan ‘H’ untuk membentuk CO2 dan H2O. Jadi dapat disimpulkan bahwa proses oksidasi atau proses pembakaran antara udara dan bahan bakar tidak pernah akan terjadi apabila ikatan antar partikel oksigen dan ikatan antar partikel bahan bakar tidak diputus terlebih dahulu (Wardono, 2004).

Zat-zat pencemar udara dari hasil pembakaran dalam gas buang yaitu senyawa HC, CO, dan CO_2.

1. Karbon monoksida (CO)

Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa karbon monoksida (CO) sebagai gas yang cukup banyak terdapat di udara, dimana gas ini terbentuk akibat adanya suatu pembakaran yang tidak sempurna. Gas karbon monoksida mempunyai ciri yang tidak berbau, tidak terasa, serta tidak berwarna. Kendaraan bermotor memberi andil yang besar dalam peningkatan kadar CO yang membahayakan. Di dalam semua polutan udara maka CO adalah pencemar yang paling utama. Percampuran yang baik antara udara dan bahan bakar terutama yang terjadi pada mesin-mesin yang menggunakan Turbocharger merupakan salah satu strategi untuk meminimalkan emisi CO. Semakin kecil kadar CO semakin sempurna proses pembakarannya dan bensin semakin irit, ini menunjukan bagaimana bahan bakar dan udara tercampur dan terbakar. Semakin tinggi kadar CO semakin boros bensinnya, ini menunjukan kurangnya udara dalam campuran.

Kendaraan bermotor 4 tak untuk tahun pembuatan 2010 ke bawah, standar kandungan CO harus dibawah 5,5 %. Sementara untuk motor 4-tak tahun pembuatan di atas 2010 harus memenuhi syarat kadar emisi gas buangnya CO dibawah 4,5 %(KLH, 2006).

2. Hidrokarbon (HC)

Bensin adalah senyawa hidrokarbon, jadi setiap HC yang didapat di gas buang kendaraan menunjukkan adanya bensin yang tidak terbakar dan terbuang bersama sisa pembakaran. Apabila suatu senyawa hidrokarbon terbakar sempurna (bereaksi dengan oksigen) maka hasil reaksi pembakaran

tersebut adalah karbondioksida (CO₂) dan air (H₂O). Hidrokarbon (HC) merupakan gas yang tidak begitu merugikan manusia, akan tetapi merupakan penyebab terjadinya kabut campuran asap (smog). Pancaran hidrokarbon yang terdapat pada gas buang berbentuk gasoline yang tidak terbakar. Hidrokarbon terdapat pada proses penguapan bahan bakar pada tangki, karburator, serta kebocoran gas yang melalui celah antara silinder dan torak yang masuk ke dalam poros engkol yang biasa disebut blow by gases (gas lalu). Semakin kecil kadar HC pembakaran itu akan semakin sempurna, ini menunjukan sedikitnya bahan bakar yang terbuang. Semakin tinggi kadar HC semakin banyak sisa bahan bakar (gas yang tidak terbakar setelah gagal pengapian) yang terbuang pada proses pembakaran, dan banyak bahan bakar yang terbuang percuma.

Kendaraan bermotor 4 tak untuk tahun pembuatan 2010 ke bawah standar kandungan hidrocarbon (HC) maksimal 2.400 ppm. Sementara untuk motor 4-tak tahun pembuatan di atas 2010 harus memenuhi syarat kadar emisi gas buangnya hydrocarbon (HC) maksimal 2.000 ppm (KLH, 2006).

3. Karbondioksida (CO₂)

Konsentrasi CO₂menunjukkan secara langsung status proses pembakaran di ruang bakar. Semakin tinggi maka semakin baik. Saat AFR berada di angka ideal, emisi CO₂berkisar antara 12% sampai 15%. Apabila AFR terlalu kurus atau terlalu kaya, maka emisi CO₂ akan turun secara drastis. Apabila CO₂ berada dibawah 12%, maka dilihat emisi lainnya yang menunjukkan apakah

AFR terlalu kaya atau terlalu kurus. Perlu diingat bahwa sumber dari CO₂ini hanya ruang baka. Apabila CO₂ terlalu rendah tapi CO dan HC normal, menunjukkan adanya kebocoran exhaust pipe. Semakin tinggi kadar CO₂ semakin sempurna pembakarannya dan semakin bagus akselerasinya. Semakin rendah kadar CO₂ini menandakan kerak diblok mesin sudah pekat dan harus dioverhoul engine.

Kendaraan bermotor 4 tak untuk tahun pembuatan 2010 ke bawah, standar kandungan CO₂ harus dibawah 5,5 %. Sementara untuk motor 4-tak tahun pembuatan di atas 2010 harus memenuhi syarat kadar emisi gas buangnya CO₂dibawah 4,5 %(KLH, 2006)

C Saringan Udara (Air Filter)

Gambar 3. Saringan udara

Air filter atau filter udara berfungsi untuk menyaring udara sebelum memasuki ruang bakar atau sebelum memasuki karburator (pada motor bensin). Filter udara sangat diperlukan terlebih lagi dalam kondisi yang udaranya banyak mengandung debu dan pasir, misalnya di tempat pekerjaan batu dan pertambangan atau dijalan raya yang padat lalu lintas. Udara perlu

disaring agar bebas dari debu, kotoran, atau uap air yang berlebihan. Apabila udara yang masuk ruang bakar masih kotor maka akan terjadi pembakaran yang tidak sempurna dan akibatnya suara mesin terdengar kasar, knalpot akan mengeluarkan asap tebal, dan tenaga kendaraan menjadi kurang maksimal. Selain itu, aliran udara yang memasuki ruang bakar akan mempengaruhi homogenitas pencampuran udara dan bahan bakar di dalam ruang bakar yang akan mempengaruhi kinerja pembakaran (Alfianto, 2006 dalam Hartono, 2008). Dengan demikian saringan udara (filter) hanya berguna untuk menangkap partikel-partikel kasar seperti debu dan kotoran. Akan tetapi gas-gas yang terkandung di dalam udara seperti nitrogen, oksigen, uap air, dan gas-gas lainnya yang berukuran nanometer(109m)

masih dapat lolos dari filter tersebut.

D. Parameter Prestasi Motor Bensin 4-Langkah

Prestasi mesin biasanya dinyatakan dengan efisiensi thermal, ηth. Karena pada motor bakar 4 langkah selalu berhubungan dengan pemanfaatan energi panas / kalor, maka efisiensi yang dikaji adalah efisiensi thermal. Efisiensi thermal adalah perbandingan energi (kerja / daya) yang berguna dengan energi yang diberikan. Prestasi mesin dapat juga dinyatakan dengan daya output dan pemakaian bahan bakar spesifik engkol yang dihasilkan mesin. Daya output engkol menunjukan daya output yang berguna untuk menggerakan sesuatu atau beban. Sedangkan pemakaian bahan bakar spesifik engkol menunjukan seberapa efisien suatu mesin menggunakan bahan bakar

yang disuplai untuk menghasilkan kerja. Prestasi mesin sangat erat hubungannya dengan parameter operasi, besar kecilnya harga parameter operasi akan menentukan tinggi rendahnya prestasi mesin yang dihasilkan (Wardono, 2004).

Untuk mengukur prestasi kendaraan bermotor bensin 4-langkah dalam aplikasinya diperlukan parameter sebagai berikut (Niwatana, 2010) :

1. Konsumsi bahan bakar, semakin sedikit konsumsi bahan bakar kendaraan bermotor bensin 4-langkah, maka semakin tinggi prestasinya.

2. Akselerasi, semakin tinggi tingkat akselerasi kendaraan bermotor bensin 4-langkah maka prestasinya semakin meningkat.

3. Waktu tempuh, semakin singkat waktu tempuh yang diperlukan pada kendaraan bermotor bensin 4-langkah untuk mencapai jarak tertentu, maka semakin tinggi prestasinya.

4. Putaran mesin, putaran mesin pada kondisi idle dapat menggambarkan normal atau tidaknya kondisi mesin. Perbedaan putaran mesin juga menggambarkan besarnya torsi yang dihasilkan.

5. Emisi gas buang, motor dalam kondisi statis bisa dilihat emisi gas buangnya pada rpm rendah dan tinggi.

E. Fly ash

Fly ash (abu terbang) adalah sisa pembakaran batubara. Fly ash merupakan salah satu limbah padat yang dihasilkan oleh industri yang menggunakan batubara sebagai bahan bakar untuk proses produksinya. Fly ash memiliki

sifat sebagai pozzolan, yaitu suatu bahan yang mengandung silika atau alumina silika yang tidak mempunyai sifat perekat (sementasi) pada dirinya sendiri tetapi dengan butirannya yang sangat halus bisa bereaksi secara kimia dengan kapur dan air membentuk bahan perekat pada temperatur normal. Fly ash dapat digunakan sebagai bahan campuran untuk stabilisasi tanah ekspansif karena memiliki sifat sebagai pozzolan. Fly ash adalah bagian dari sisa pembakaran batubara yang berbentuk partikel halus amorf dan abu tersebut merupakan bahan anorganik yang terbentuk dari perubahan bahan mineral (mineral matter) karena proses pembakaran (dafi017.blogspot.com).

a. KarakteristikFly ash(Abu Terbang)

Fly ash (abu terbang) adalah bagian dari abu bakar yang berupa bubuk halus dan ringan yang diambil dari campuran gas tungku pembakaran yang menggunakan bahan batubara. Abu terbang diambil secara mekanik dengan sistem pengendapan elektrostatik. (Hidayat,1986)

Secara kimia abu terbang merupakan material oksida anorganik mengandung silika dan alumina aktif karena sudah melalui proses pembakaran pada suhu tinggi. Bersifat aktif yaitu dapat bereaksi dengan komponen lain dalam kompositnya untuk membentuk material baru (mulite) yang tahan suhu tinggi. (www.tekmira.esdm.go.id.)

Fly ash merupakan material yang memiliki ukuran butiran yang halus, berwarna keabu-abuan dan diperoleh dari hasil pembakaran batubara.Fly ash danbottom ashadalah terminology umum untuk abu terbang yang ringan dan

abu relatif berat yang timbul dari suatu proses pembakaran suatu bahan yang lazimnya menghasilkan abu.Fly ashdanbottom ash dalam konteks ini adalah abu yang dihasilkan dari pembakaran batubara. Rumus empiris abu terbang batubara ialah: Si1.0Al0.45Ca0.51Na0.047Fe0.039Mg0.020K0.013Ti0.011.

(http://majarikanayakan.com)

Abu terbang merupakan limbah padat hasil dari proses pembakaran di dalam furnace pada PLTU yang kemudian terbawa keluar oleh sisa-sisa pembakaran. Fly ash merupakan residu mineral dalam butir halus yang dihasilkan dari pembakaran batu bara yang dihaluskan pada suatu pusat pembangkit listrik. Fly ash terdiri dari bahan anorganik yang terdapat di dalam batu bara yang telah mengalami fusi selama pembakarannya. Bahan ini memadat selama berada di dalam gas-gas buang. Karena partikel-partikel ini memadat selama tersuspensi di dalam gas gas buang, partikel-partikel fly ash umumnya berbentuk bulat.Fly ash/bottom ashyang dihasilkan olehfluidized bed systemberukuran 100-200 mesh ( 1 mesh = 1 lubang/ inch2) . Ukuran ini relative kecil dan ringan, sedangkan bottom ash berukuran 20-50 mesh. (dafi017.blogspot.com)

Fly ash merupakan salah satu jenis partikulat yang dapat diklasifikasikan dalam debu. Hal ini karena biasanya Fly ashdipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi. Abu terbang (fly ash) sebagai limbah PLTU berbahan bakar batu bara dikategorikan oleh Bapedal sebagai limbah berbahaya (B3). Sehubungan dengan meningkatnya jumlah pembangunan PLTU berbahan bakar batubara di Indonesia, maka jumlah limbah abu terbang juga akan meningkat yaitu

jumlah limbah PLTU pada tahun 2000 sebanyak 1,66 juta ton, sedangkan pada tahun 2006 diperkirakan akan mencapai sekitar 2 juta ton. Khusus untuk limbah abu dari PLTU, sejak tahun 2000 hingga tahun 2006, diperkirakan ada akumulasi jumlah abu sebanyak 219.000 ton/tahun. Jika limbah abu ini tidak dimanfaatkan akan menjadi masalah pencemaran lingkungan, yang mana dampak dari pencemaran akibat abu terbang (fly ash) sangat berbahaya baik bagi lingkungan maupun kesehatan. (www.tekmira.esdm.go.id.).

Faktor-faktor utama yang mempengaruhi dalam kandungan mineral fly ash (abu terbang)dari batu bara adalah:

_{Komposisi kimia batu bara}

_{Proses pembakaran batu bara}

_{Bahan tambahan yang digunakan termasuk bahan tambahan minyak untuk}

stabilisasi nyala api dan bahan tambahan untuk pengendalian korosi. (dafi017.blogspot.com)

b. Proses PembentukanFly ash(Abu Terbang)

Sistem pembakaran batubara umumnya terbagi 2 yakni sistem unggun terfluidakan (fluidized bed system) dan unggun tetap (fixed bed system atau grate system). Disamping itu terdapat system ke-3 yakni spouted bed system atau yang dikenal dengan unggun pancar.

Fluidized bed system adalah sistem dimana udara ditiup dari bawah menggunakan blower sehingga benda padat di atasnya berkelakuan mirip

fluida. Teknik fluidisasi dalam pembakaran batubara adalah teknik yang paling efisien dalam menghasilkan energi. Pasir atau corundumyang berlaku sebagai medium pemanas dipanaskan terlebih dahulu. Pemanasan biasanya dilakukan dengan minyak bakar. Setelah temperatur pasir mencapai temperature bakar batubara (300oC) maka diumpankanlah batubara. Sistem ini menghasilkan abu terbang dan abu yang turun di bawah alat. Abu-abu tersebut disebut dengan fly ash dan bottom ash. Teknologi fluidized bed biasanya digunakan di PLTU (Pembangkit Listruk Tenaga Uap). Komposisi fly ashdanbottom ashyang terbentuk dalam perbandingan berat adalah : (80-90%) berbanding (10-20%) (dafi017.blogspot.com).

Fixed bed system atau Grate system adalah teknik pembakaran dimana batubara berada di atas conveyoryang berjalan atau grate. Sistem ini kurang efisien karena batubara yang terbakar kurang sempurna atau dengan perkataan lain masih ada karbon yang tersisa. Abu yang terbentuk terutama bottom ash masih memiliki kandungan kalori sekitar 3000 kkal/kg. Di China, bottom ashdigunakan sebagai bahan bakar untuk kerajinan besi (pandai besi). Teknologi Fixed bed system banyak digunakan pada industri tekstil sebagai pembangkit uap (steam generator). Komposisi fly ash dan bottom ash yang terbentuk dalam perbandingan berat adalah : (15-25%) berbanding (75-25%) (Koesnadi, 2008).

c. Sifat-sifatFly ash

Abu terbang mempunyai sifat-sifat yang sangat menguntungkan didalam menunjang pemanfaatannya yaitu (http://dafi017.blogspot.com) :

1.Sifat Fisik

Abu terbang merupakan material yang dihasilkan dari proses pembakaran batubara pada alat pembangkit listrik, sehingga semua sifat-sifatnya juga ditentukan oleh komposisi dan sifat-sifat mineral-mineral pengotor dalam batubara serta proses pembakarannya. Dalam proses pembakaran batubara ini titik leleh abu batu bara lebih tinggi dari temperatur pembakarannya. Dalam kondisi ini menghasilkan abu yang memiliki tekstur butiran yang sangat halus. Abu terbang batubara terdiri dari butiran halus yang umumnya berbentuk bola padat atau berongga. Adapun sifat-sifat fisiknya antara lain :

a) Warna : abu-abu keputihan

b) Ukuran butir : sangat halus yaitu sekitar 100-200 mesh

2. Sifat Kimia

Pada intinya fly ash mengandung unsur kimia, antara lain: silika (SIO2), alumina (Al2O3), fero oksida (Fe2O3) dan kalsium oksida (CaO), juga mengandung unsur tambahan lain yaitu magnesium oksida (MgO), Titanium oksida (TiO2), alkalin (Na2 dan K2O), sulfur trioksida (SO3), pospor oksida (P2O5)dan karbon (CO). (http://dafi017.blogspot.com)

Tabel 2. Komposisi kimia pada limbah PLTU

Sifat kimia dari abu terbang batubara dipengaruhi oleh jenis batubara yang dibakar dan teknik penyimpanan serta penanganannya. Pembakaran batubara lignit dan sub/bituminous menghasilkan abu terbang dengan kalsium dan magnesium oksida lebih banyak daripada bituminus. Namun, memiliki kandungan silika, alumina, dan karbon yang lebih sedikit daripada bituminous. Kandungan karbon dalam abu terbang diukur dengan menggunakan Loss Of Ignition Method (LOI), yaitu suatu keadaan

Senyawa Abu dasar (%) Abu terbang (%)

Al2O3 24,0 30,8

CaO 2,7 4,0

Fe2O3 5,5 4,6

K2O 0,17 0,18

MgO 1,3 1,9

Na2O 1,0 1,3

P2O5 -

-SO3 0,18 0,23

SiO2 63,4 54,0

TiO2 -

-Fe + Si + Al 92,9 89,4

CaO bebas <0,06 <0,06

Kandungan Silika - 53,4

LOI 0,68 <0,5

D50 - 15,5 (µm)

hilangnya potensi nyala dari abu terbang batubara. Abu terbang batubara terdiri dari butiran halus yang umumnya berbentuk bola padat atau berongga. Ukuran partikel abu terbang hasil pembakaran batubara bituminous lebih kecil dari 0,075 mm. Kerapatan abu terbang berkisar antara 2100 sampai 3000 kg/m3 dan luas area spesifiknya (diukur berdasarkan metode permeabilitas udara Blaine) antara 170 sampai 1000 m2/kg, sedangkan ukuran partikel rata-rata abu terbang batubara jenis sub-bituminous 0,01mm – 0,015 mm, luas permukaannya 1-2 m2/g, massa jenis (specific gravity ) 2,2 – 2,4 dan bentuk partikel mostly spherical , yaitu sebagian besar berbentuk seperti bola, sehingga menghasilkan kecelakaan (workability ) yang lebih baik (Antoni, 2007 dalam Mheea. Nck).

Fly ash adalah produk sampingan dari pembakaran bubuk batubara di pembangkit listrik dan dikenal sebagai pozzolanik material. Salah satu masalah utama dari semua pembakaran batubara dalam pembangkit listrik adalah abu terbang yang tidak terpakai dan abu dasar karena mereka memiliki efek pada lingkungan seperti polusi udara dan air tanah akibat dari masalah kualitas logam dari abu terbang terutama yang tidak terpakai yang memiliki ukuran partikel yang sangat kecil. Fly ash memiliki pori-pori yang besar dari beberapa partikel dimana dapat menyerap air dan menghasilkan konsumsi air yang banyak pada beton (Cheerarot, 2008).

d. PemanfaatanFly ash(Abu Terbang)

Berbagai penelitian mengenai pemanfaatan abu terbang batubara sedang dilakukan untuk meningkatkan nilai ekonomisnya serta mengurangi dampak buruknya terhadap lingkungan. Saat ini umumnya abu terbang batubara digunakan dalam pabrik semen sebagai salah satu bahan campuran pembuat beton selain itu, sebenarnya abu terbang batubara memiliki berbagai kegunaan yang amat beragam:

1. Penyusun beton untuk jalan dan bendungan 2. Penimbun lahan bekas pertambangan 3. Recoverymagnetik,cenospheredan karbon 4. Bahan baku keramik, gelas

5. Bahan baku batubata, dan refraktori 6. Bahan penggosok (polisher)

7. Filler aspal, plastik, dan kertas 8. Pengganti dan bahan baku semen

9. Aditif dalam pengolahan limbah (waste stabilization) 10. Konversi menjadi zeolit dan adsorben

Konversi abu terbang batubara menjadi zeolit dan adsorben merupakan contoh pemanfaatan efektif dari abu terbang batubara. Keuntungan adsorben berbahan baku abu terbang batubara adalah biayanya murah. Selain itu, adsorben ini dapat digunakan baik untuk pengolahan limbah gas maupun limbah cair. Adsorben ini dapat digunakan dalam penyisihan logam berat dan senyawa organik pada pengolahan limbah. Abu terbang batubara dapat

dipakai secara langsung sebagai adsorben atau dapat juga melalui perlakuan kimia dan fisik tertentu sebelum menjadi adsorben. Zeolit yang disintesis dari abu terbang batubara dapat digunakan untuk keperluan pertanian. Zeolit banyak dikonsumsi dalam pemurnian air, pengolahan tanah, dll. Zeolit dibuat dengan cara mengkonversi aluminosilikat yang terdapat pada abu terbang batubara menjadi kristal zeolit melalui reaksi hidrotermal (http://dafi017.blogspot.com)

F. Tepung Tapioka

Tepung adalah partikel padat yang berbentuk butiran halus atau sangat halus (tergantung pemakaiannya). Biasanya digunakan untuk keperluan penelitian, rumah tangga, dan bahan baku industri. Tepung bisa berasal dari bahan nabati misalnya tepung terigu dari gandum, tapioka dari singkong, maizena dari jagung atau hewani misalnya tepung tulang dan tepung ikan. (http://id.wikipedia.org/wiki/Tepung)

Salah satu jenis tanaman pangan yang sudah lama dikenal dan banyak dibudidayakan oleh petani di Indonesia adalah ubi kayu (Manihot Esculenta Crantz). Potensi nilai ekonomis dan sosial ubi kayu merupakan bahan pangan yang berdaya guna,bahan baku berbagai industri, dan pakan ternak.(Setyadi, 1987 dalam Gunaryo 2010) dan mendefinisikan tepung tapioka sebagai hasil ekstraksi ubi kayu yang telah mengalami pencucian secara sempurna serta dilanjutkan dengan pengeringan dan penggilingan. Komponen utama tepung

tapioka adalah pati, merupakan senyawa yang tidak mempunyai rasa dan bau. (Malau, 2001)

Berbagai proses kimia yang dapat diterapkan pada modifikasi pati diantaranya oksidasi, hidrolisa,cross-linkingataucross bondingdan subtitusi (Fleche, 1985). Maltodekstrin merupakan salah satu produk hasil hidrolisa pati dengan menggunakan asam maupun enzim, yang terdiri dari campuran glukosa, maltosa, oligosakarida, dan dekstrin (Deman, 1993). Lloyd dan Nelson, 1984 dan Kennedy et al, 1995 dalam ebookpangan menyatakan bahwa produk hasil hidrolisis enzimatis pati mempunyai karakteristik yaitu tidak higroskopis, meningkatkan viskositas produk, membentuk matrik hidrogel, mempunyai daya rekat, dan ada yang dapat larut dalam air seperti laktosa.(undip.ac.id)

Mc Ready (1970) dalam menyatakan bahwa mekanisme gelatinisasi terjadi pada suhu 60 – 850C yang mana pada temperatur inilah pati mengembang dan mengental dengan cepat dan pada saat itu tepung tapioka (pati) memiliki daya rekat yang cukup tinggi.

Pati merupakan butiran granula yang bewarna putih mengkilat, tidak berbau dan tidak mempunyai rasa. Berbagai macam pati tidak sama sifatnya tergantung dari panjang rantai C-nya. Pati terdiri dari dua fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi yang larut dalam air disebut amilopektin.Granula pati tapioca berbentuk oval, berukuran 5-35 μ, kandungan amilosa, 17% dan amilopektin

tidak tahan terhadap kelembaban. Hal ini disebabkan karena tapioka memilki sifat menyerap air dan udara (Bowyer and Haygreen, 2003).

G. Arang Sekam Padi

Sekam padi merupakan lapisan keras yang meliputi kariopsis yang terdiri dari dua belahan yang disebutlemmadanpaleayang saling bertautan. Pada proses penggilingan beras sekam akan terpisah dari butir beras dan menjadi bahan sisa atau limbah penggilingan. Sekam dikategorikan sebagai biomassa yang dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan seperti bahan baku industri, pakan ternak dan energi atau bahan bakar, juga adsorben.

Gambar 5. Sekam padi

Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam sekitar 20-30% dari bobot gabah. Penggunaan energi sekam bertujuan untuk menekan biaya pengeluaran untuk bahan bakar bagi rumah tangga petani. Penggunaan Bahan Bakar Minyak yang harganya terus meningkat akan berpengaruh terhadap biaya rumah tangga yang harus dikeluarkan setiap harinya.

Menurut Suharno (1979) sekam padi memiliki komposisi kimiawi protein kasar 3,03%, lemak 1,18%, serat kasar 35,68%, abu 17,71%, karbohidrat kasar 33,71%, menurut DTC-IPB sekam padi memiliki komposisi karbon (zat arang) 1,33%, dan silika 16,98%. Sedangkan menurut Ismail dan Waliuddin

(1996) kandungan kimia sekam padi terdiri atas 50% selulosa, 30% lignin, dan 20% silika.

Dengan komposisi kimiawi di atas, sekam padi dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan diantaranya:

 _{sebagai bahan baku pada industri kimia, terutama kandungan zat kimia}

furfural yang dapat digunakan sebagai bahan baku dalam berbagai industri kimia

 _{sebagai bahan baku pada industri bahan bangunan, terutama kandungan}

silika (SiO2) yang dapat digunakan untuk campuran pada pembuatan semen portland, bahan isolasi, husk-board dan campuran pada industri bata merah, (c) sebagai sumber energi panas pada berbagai keperluan manusia, kadar selulosa yang cukup tinggi dapat memberikan pembakaran yang merata dan stabil.

Menurut Houston (1972) sekam memilikibulk density0,100 g/ml, nilai kalori antara 3300 -3600 kkal/kg sekam dengan konduktivitas panas 0,271 BTU.

Arang dapat dibuat dari bahan baku seperti kayu, tempurung kelapa, serbuk gergaji, dan salah satunya adalah sekam padi. Sekam padi memiliki komposisi kimia diantaranya terdiri dari protein kasar 3,03%, lemak 1,18%, serat kasar 35,68%, abu 17,71%, karbohidrat kasar 33,71%, (Suharno, 1979), menurut DTC-IPB sekam padi memiliki komposisi karbon (C) 1,33%, Hidrogen (H) 1,54%, Oksigen (O) 33,64%, dan silika 16,98%. Sedangkan menurut Ismail dan Waliuddin (1996) kandungan kimia sekam padi terdiri atas 50% selulosa, 30% lignin, dan 20% silika. Dari hasil pengarangan sekam

padi akan diperoleh komposisi kimiawi arang yang terdiri dari 41,6% karbon terikat (C terikat), kadar abu 52,2%, kandungan air 1,5%, dan zat mudah terbang 12,5%. (http://www.scribd.com/doc/35448981/Teknologi-Arang-Aktif-untuk-Pengendali-Residu-Pestisida-di-Lingkungan-Pertanian).

Dalam satu gram karbon (arang), pada umumnya memiliki luas permukaan seluas 500-1500 , sehingga sangat efektif dalam menangkap partikel-partikel yang sangat halus berukuran 0.01-0.0000001 mm. Karbon bersifat sangat aktif dan akan menyerap apa saja yang kontak dengan karbon tersebut. Hanya dengan satu gram dari arang, akan didapatkan suatu material yang memiliki luas permukaan kira-kira sebesar 500 m2 (didapat dari pengukuran adsorpsi gas nitrogen). Biasanya pengaktifan hanya bertujuan untuk memperbesar luas permukaannya saja, namun beberapa usaha juga berkaitan dengan meningkatkan kemampuan adsorpsi arang itu sendiri. (http://id.wikipedia.org/wiki/Karbon_aktif).

Menurut Ketaran (1980) dalam Subroto (2007), Arang adalah bahan padat yang berpori-pori dan merupakan hasil pembakaran dari bahan yang mengandung unsur karbon (C). Sebagian besar pori-porinya masih tertutup dengan hidrokarbon, dan senyawa organik lain yang komponennya terdiri dari fixed carbon, abu, air, nitrogen dan sulfur. Arang dengan komponen penyusun utamanya berupa karbon dapat digunakan sebagai bahan bakar, filter atau penyerap dengan diolah menjadi karbon aktif, pewarna dengan diolah menjadi karbon black dan berbagai kebutuhan industri kimia lainnya. Penggunaan arang yang lain sebagai reduktor sebagaimana halnya coke pada

industri logam, karena mengandung karbon bebas yang tinggi (>70%). Kegunaan lainnya dari arang diantaranya adalah sebagai bahan penjernih, arang kompos, dan baterai Lithium.

(http://oshin-mungil.blogspot.com/2011/11/pemanfaatan-arang-sekam-padi-dan-tanah.html)

Tabel 3. Komposisi kimia Arang sekam padi

No. Komponen Persen (%)

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. SiO2 Carbon Al2O3

Fe2O3

CaO MgO SO4

Na2O

K2O

52 31 1,05 1,05 0,25 0,23 1,13 0,78 1

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Alat dan Bahan Pengujian

1. Spesifikasi motor bensin 4-langkah 110 cc

Dalam penelitian ini, mesin uji yang digunakan adalah motor bensin 4-langkah 110 cc, dengan merk Yamaha Jupiter Z. Adapun spesifikasi mesin uji yang digunakan adalah sebagai berikut.

Merk dan tipe : Yamaha Jupiter Z Tipe mesin : 4 langkah, SOHC Sistem pendingin : Pendingin udara Jumlah silinder : 1 (satu)

Diameter silinder : 51,0 mm Langkah piston : 54,0 mm Kapasitas silinder : 110,25 cc Perbandingan kompresi : 9,3 : 1

Gigi transmisi : Rotary 4 Kecepatan (N-1-2-3-4-N)

Aki : 12 V / 5 Ah

Kapasitas tangki bahan bakar : 4,2 liter Tahun Pembuatan : 2006

Gambar 6. Yamaha Jupiter Z 110 cc

2. Alat yang digunakan

Berikut adalah alat-alat yang digunakan selama penelitian beserta keterangannya:

a. Stopwatch

Stopwatchdigunakan untuk mengukur waktu pada saat pengujian.

b. Gelas ukur 100 ml

Gelas ukur 100 ml digunakan untuk mengukur volume bahan bakar. Digunakan sebagai wadah bahan bakar ketika proses pengambilan data. Sehingga tidak menggunakan tangki bahan bakar motor agar lebih mudah dalam proses pengukuran konsumsi bahan bakar.

Gambar 7.Gelas ukur 100 ml c. Tachometer

Tachometer yang dipakai dalam penelitian ini digunakan untuk mengetahui putaran mesin (rpm).

Gambar 8.Tachometer

d. Termometer Air Raksa

Termometer air raksa ini digunakan untuk mengetahui temperatur ruangan saat pengujian.

e. Cetakan

Gambar 14. Cetakan Gambar 10. Cetakan

Sebagai alat untuk mencetak hasil campuran fly ash, aquades dan tapioka yang sebelumnya diaduk.

f. Perangkat analog

Dalam penelitian ini, Speedometer, odometer, sudah berada dalam satu unit panel analog motor pada dashboard. Speedometer dengan ketelitian 10 km / jam, odometerdengan ketelitian 100 m.

Gambar 11. Perangkat analog

g. Tangki bahan bakar buatan 350 ml

Gambar 12. Tangki bahan bakar buatan 350 ml

Digunakan sebagai wadah bahan bakar ketika proses pengambilan data. Sehingga tidak menggunakan tangki bahan bakar motor agar lebih mudah dalam proses pengukuran konsumsi bahan bakar.

h. Oven

Gambar 13. Oven

Digunakan untuk mengeringkan fly ash yang telah dibentuk pelet dan digunakan untuk aktivasi fisik.

i. Timbangan Digital

Timbangan digital digunakan untuk mengukur berat fly ash sebelum dilakukan pencampuran dalam pembuatanfly ashpelet.

Gambar 14. Timbangan Digital j. Kompor

Digunakan untuk memasak atau memanaskan campuran tepung tapioka dan aquades.

Gambar 15. Kompor

k. Kemasanfly ash

Fly ashpelet dikemas dengan menggunakan kawat yang besarnya disesuaikan dengan ruangan pada rumah saringan udara.

3. Bahan utama

 Fly ash

Fly ashyang digunakan dalam penelitian ini berasal dari PLTU Tarahan yang mengandung komposisi kimia SiO2, Al2O3, MgO, CaO dan Fe2O3.

 Air aquades

Air ini dipakai untuk mencampurfly ashagar mudah dibentuk menjadifly ash pelet.

 Tepung Tapioka

Tepung tapioka yang digunakan adalah tepung tapioka yang dijual di pasaran Bandar Lampung yang berfungsi sebagai bahan perekat.

B. Persiapan Fly ash

Fly ashdiayak dengan ukuran 200 mesh untuk mendapatkan ukuran partikel yang seragam. Proses pengayakan terlebih dahulu dilakukan dengan menggunakan ayakan dengan ukuran 100 mesh yang bertujuan untuk menyaring partikel yang lebih besar agar tidak tercampur dengan yang lebih kecil. Kemudian dilakukan pengayakan dengan menggunakan ukuran 150 mesh dan akan menghasilkan ukuran partikel yang semakin halus. Dari hasil pengayakan terakhir dapat diperoleh ukuran fly ash yang seragam yaitu 200 mesh. Semakin kecil ukuran partikel fly ash maka akan semakin kuat daya rekatnya. Pada penelitian ini menggunakan 3 variasi berat fly ash yang diletakkan pada saringan udara sebelum masuk ke ruang bakar yaitu (55 gram, 45 gram, 35 gram).

C. Pencetakanfly ashMenjadi Pelet

Fly ash yang digunakan untuk pengujian dalam penelitian ini berasal dari PLTU Tarahan dan tepung tapioka ditimbang dengan menggunakan timbangan digital sesuai komposisi dari konsentrasi yang diinginkan untuk tiap spesimen pelet. Fly ash yang digunakan adalah fly ash yang telah dilakukan pengayakan dengan ukuran 200 mesh. Untuk pencetakan fly ash pelet ini mengunakan campuran komposisi 66 gram fly ash dengan 30 ml aquades dan 4 gram tapioka. Pertama-tama campuran aquades dengan tapioka dimasak kurang lebih 5 menit hingga campuran tersebut berbentuk seperti lem. Kemudian campuran tersebut diaduk dengan fly ash hingga merata dengan cara memasukkan fly ash sedikit demi sedikit kedalam campuran tersebut. Pencampuran tersebut dilakukan sampai terjadi sebuah adonan yang kalis. Kemudian adonan tersebut diratakan dengan menggunakan ampia hingga mendapatkan permukaan adonan yang sama rata. Setelah merata bisa dilakukan pencetakan fly ashpelet dengan ukuran diameter lebar 10 mm dan tebal 3 mm. Proses pencetakan dilakukan secara manual dengan ukuran yang sama namun tekanan yang diberikan diabaikan. Hasil cetakan fly ash pelet tersebut didiamkan pada pada temperatur ruangan (secara alami) hingga fly ash kering selama 24 jam setelah itu baru dilakukan aktivasi fisik dengan ovenpada temperatur 150oC selama 1 jam. Proses aktivasi fisik ini berfungsi untuk mengurangi kadar air yang terdapat pada fly ash pelet. Setelah diaktivasi fisik fly ash pelet tersebut kemudian diletakkan didalam saringan udara kendaraan bermotor dengan alat tambahan berupa kawat strimin untuk

mengemas fly ash tersebut supaya letak fly ash pelet merata pada saringan udara (gambar terlampir).

Selanjutnya, sepeda motor yang digunakan pada pengujian di servis rutin/tune upterlebih dahulu sebelumnya agar mempunyai kondisi yang prima. Sebelum dilakukan pengujian berikut pengambilan data, kemudian mesin dipanaskan beberapa menit lalu pengujian dilakukan. Selama dilakukannya proses pengujian, sepeda motor diservis rutin dalam rentang waktu tertentu untuk menjaga kondisinya agar selalu prima pada setiap pengujian. Berikut ini adalah format data jenis filter.

Tabel 4. Format data jenis filter

No Jenis filter Massa Simbol 1 Tanpafly ash 0 gram Tanpa 2 55 gramfly ash 55 gram 55 FA 3 45 gramfly ash 45 gram 45 FA 4 35 gramfly ash 35 gram 35 FA 5 35 gram arang sekam 35 gram 35 AS

. D. Prosedur Pengujian

2. Pengujian konsumsi bahan bakar (road test) dengan kondisi motor menggunakan fly ash pelet dengan tebal 0,3 cm dan diameter 1 cm campuran tepung tapioka yang teraktifasi fisik.

Pengujian pada penelitian ini dikelompokkan menjadi dua yaitu pengujian emisi dan pengujian berjalan. Adapun prosedur pengujiannya sebagai berikut.

1. Prestasi Mesin

Data yang diambil dalam pengujian ini adalah pengujian prestasi mesin pada pengujian berjalan untuk melihat perbandingan konsumsi bahan bakar dan akselerasi tanpa fly ash dan menggunakan fly ash. Data yang diambil tiap pengujiannya melalui pengujian stasioner pada cuaca dan lokasi pengujian yang sama. Data–data yang ditampilkan pada pengujian stasioner adalah data konsumsi bahan bakar (liter) pada kecepatan konstan (40-60 km/jam) untuk jarak 5 km dengan bukaan gas yang sama dan data akselerasi dari keadaan diam (detik)

a. Pengujian konsumsi bahan bakar pada kecepatan rata-rata selama perjalanan (50 km/jam) dengan jarak 5 km

Persiapan yang perlu dilakukan adalah botol berkapasitas 350 ml. Kemudian botol tampung disambungkan dengan rapat bersama selang bensin dan diikat ke sisi samping sepeda motor, setelah itu botol tersebut diisi dengan bensin yang sudah disiapkan. Kemudian dilakukan pengujian dengan kondisi motor tanpa fly ash. Jarak tempuh dapat

diukur pada odometer, sedangkan waktu tempuh diukur dengan stopwatch.Langkah pertama, menghidupkan mesin, setelah mesin menyala kemudian menginjak pedal gigi perseneleng pada posisi “gigi 1”, setelah itu putar tuas gas secara perlahan. Perpindahan dari gigi 1 ke gigi 2 pada saat odometer menunjukkan angka 20 km/jam, selanjutnya perpindahan gigi 2 ke gigi 3 pada saat odometer menunjuk pada angka 35 km/jam dan yang terakhir perpindahan gigi 3 ke gigi 4 pada saat odometer menunjuk angka 50 km/jam. Selanjutnya mempertahankan kecepatan pada posisi 50 km/jam sampai jarak 5 km. Setelah mencapai jarak 5 km, bensin yang tersisa diukur dengan gelas ukur, kemudian jumlah bensin awal dikurangkan dengan jumlah bensin yang tersisa, maka didapatkan jumlah bensin yang terpakai pada kondisi normal. Karena tempat pengujian (jalan yang digunakan) tidak mencapai 5 km, maka pengujian dilakukan pada jalan yang panjangnya 800 meter. Sehingga untuk mencapai jarak 5 km, penulis harus berputar-putar kurang lebih tujuh kali pada jalan tersebut. Pada saat berputar, posisi gigi perseneling diturunkan sampai pada posisi 2, dan kecepatan pada saat belok adalah 20 km/jam. Untuk menanggulangi keadaan yang tidak setabil itu (kecepatannya tidak konstan pada 50 km/jam), maka pada saat pengujian tersebut jarak yang ditempuh menjadi 5,5

km. Jarak tempuh ditambah 500 meter, karena pada saat pengujian terdapat tujuh tikungan, dan disetiap tikungan kecepatan diturunkan hingga 20 km/jam, dengan asumsi penambahan jarak tempuh 500 meter tersebut dapat menanggulangi pengurangan kecepatan pada saat berputar arah tersebut (belok). Selanjutnya pengujian dilakukan dengan kondisi motor yang dipasang fly ash dan arang sekam padi. Pengujian tersebut dilakukan dengan tiga (3) kali pengulangan untuk masing-masing variasi massafly ash dan arang sekam padi. Pengujian dilakukan pada siang hari dengan beban kendaraan yang sama dengan cuaca cerah bersuhu 30-31oC. Format pencatatan data mengenai konsumsi bahan bakar dapat dilihat di tabel 5.

b. Akselerasi dari keadaan diam 0–80 km/jam (detik)

Pengujian akselerasi menggunakan kondisi filter tanpa fly ash dan menggunakan fly ash cetak. Setelah semua persiapan dilakukan, motor yang telah dinyalakan harus dalam keadaan berhenti (0 km/jam). Ketika gas mulai ditekan, stopwatch mulai diaktifkan. Setelah sampai pada kecepatan yang diinginkan (80 km/jam), stopwatch dinon-aktifkan kemudian dicatat waktu tempuhnya. Untuk mencapai kecepatan yang diinginkan (80 km/jm), pengendara melakukan perpindahan gigi yang teratur dan

sesuai setiap pengujian. Tabel 6 menampilkan format data akselerasi pada pengujian.

c. Akselerasi dari keadaan berjalan 40–80 km/jam (detik)

Parameter fly ash yang digunakan dan langkah-langkahnya sama seperti pada pengambilan data akselerasi dari keadaan diam, hanya saja stopwatch mulai diaktifkan ketika kecepatan awal yaitu 40 km/jam hingga kecepatan akhir yang diinginkan (80 km/jam) melakukan perpindahan perseneling dari gigi 2 sampai gigi 4. Pada Tabel 7 ditampilkan salah satu jenis pengujian data akselerasi. Tabel ini menampilkan data akselerasi pengujian kecepatan 40 hingga 80 km/jam.

d. Pengujian stasioner

Pengujian ini dilakukan untuk melihat konsumsi bahan bakar yang digunakan pada kondisi diam (putaran stasioner) dan membandingkan karakteristik kendaraan bermotor tanpa fly ash dengan fly ash aktivasi (fisik) dan massa yang telah ditentukan. Persiapan pertama yang dilakukan adalah memanaskan mesin agar kondisi mesin di saat pengujian sudah optimal. Kemudian putar setelan gas di bagian karburator untuk menentukan putaran mesin yang dipakai dalam pengujian. Putaran mesin yang dipakai pada pengujian ini yaitu 3500 dan 5000 rpm.

Pengujian dimulai dengan mengisi bahan bakar pada tangki buatan yang mana bahan bakar tersebut telah diukur terlebih dahulu melalui gelas ukur. Selanjutnya fly ash diletakkan pada saringan udara, setelah itu mesin dihidupkan dengan menghitung waktu pengujian menggunakan stopwatch (5 menit). Setelah waktu pengujian selesai, mesin dimatikan serta stopwatchdinon-aktifkan. Kemudian bahan bakar yang terisi dalam tangki buatan tersebut sisanya dituangkan kembali ke dalam gelas ukur untuk menghitung jumlah yang terpakai dalam menit/liter.

Tabel 5. Format data variasi massafly ashpelet terhadap konsumsi bahan bakar kecepatan rata-rata (50 km/jam) dengan jarak 5 km

No. Massa Pengujian

ke-Konsumsi bahan bakar (ml)

1

1. Tanpa 2

3 1

2. 55 FA 2

3 1

3. 45 FA 2

3 1

4. 35 FA 2

3 1

3

Tabel 6. Format data variasi massa fly ash pelet, akselerasi 0–80 km/jam

Pengujian ke

Variasi massafly ash

Massafly

ash 55 gram 45 gram 35 gram

Waktu (detik)

1

2

3

Tabel 7. Format data variasi massa fly ash pelet, akselerasi 40–80 km/jam

Pengujian ke

Variasi massafly ash Tanpa

fly ash 55 gram 45 gram 35 gram Waktu (detik)

1

3

Tabel 8. Format data variasi massafly ashpelet terhadap konsumsi bahan bakar kondisi stasioner.

No. Massa fly ash Pengujian

Ke-Konsumsi Bahan Bakar

3500 rpm 5000 rpm 1

1 Tanpa 2

3 Rata-rata

1

2 55 FA 2

3 Rata-rata

1

3 45 FA 2

3 Rata-rata

1

4 35FA 2

3 Rata-rata

1

5 35 AS 2

3

Knalpot

Fuel Gas Analizer 2. Pengujian Emisi

Pengujian emisi dilakukan untuk mengetahui pengaruh penggunaan fly ash terhadap emisi gas buang. Berikut ini skema pengujian emisi gas buang pada sepeda motor :

Gambar 17.Skema peralatan

Pengujian emisi dilakukan pada kondisi stasioner dengan mengikuti prosedur sebagai berikut:

1. Pemanasan Mesin

Tujuan dilakukannya pemanasan mesin adalah untuk mempersiapkan mesin pada kondisi kerja.

2. KalibrasiGas Analizer

Setelah mesin berada pada kondisi kerja kemudian dilakukan kalibrasi gas analizer. Kalibrasi ini dilakukan secara otomatis.

3. Pengujian tanpa menggunakanfly ash.

Data yang didapatkan dari hasil pengukuran ini digunakan sebagai pembanding dengan data pada pengukuran menggunakan fly ash. Langkah-langkah pengukuran sebagai berikut:

• Mesin dalam keadaan menyala dalam kondisiidle1000 rpm danprobesensor sudah dimasukkan dalam knalpot.

• Nilai padafuel gas analizerdiprint datanya setelah 5 menit motor dihidupkan.

• Kemudian dengan langkah yang sama pula, pengukuran dilakukan kembali untuk putaran mesin yang berbeda yaitu 3500 rpm.

4. Pengujian menggunakanfly ash

Setelah pengukuran pertama selesai maka pengukuran kedua dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:

• Setelah mesin dimatikan kemudianfly ashdipasang di Filter udara

• Setelahfly ash terpasang, mesin dihidupkan kembali lalu pengukuran diulang kembali sesuai urutan pengukuran pertama.

• Pengukuran dilakukan dengan pergantian variasi ukuranfly ash. 5. Pengujian menggunakan arang sekam padi

Setelah pengukuran menggunakan fly ash selesai maka pengukuran selanjutnya dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:

• Setelah mesin dimatikan kemudian arang sekam padi dipasang di Filter udara

• Setelah arang sekam padi terpasang, mesin dihidupkan kembali lalu pengukuran diulang kembali sesuai urutan pengukuran pertama.

Tabel 9. Format data emisi tanpafly ashawal pengambilan data

Putaran mesin Pengulangan Kadar CO Kadar HC

Kadar CO2

(rpm) Ke- (%) (ppm) (%)

1500 1

1500 2

3500 1

Tabel 10. Format data emisi menggunakan fly ash pelet menggunakan perekat (tapioka) dengan massa 55 gram.

Putaran mesin, rpm Pengulangan Ke-Kadar CO, % Kadar HC, ppm Kadar CO2,%

1500 1

1500 2

3500 1

3500 2

Tabel 11. Format data emisi menggunakan fly ash pelet menggunakan perekat (tapioka) dengan massa 45 gram.

Putaran mesin, rpm Pengulangan Ke-Kadar CO, % Kadar HC, ppm Kadar CO2,%

1500 1

1500 2

3500 1

3500 2

Tabel 12. Format data emisi menggunakan fly ash pelet menggunakan perekat (tapioka) dengan massa 35 gram.

Putaran mesin, rpm Pengulangan Ke-Kadar CO, % Kadar HC, ppm Kadar CO2,%

1500 1

1500 2

3500 1

Tabel 13. Format data emisi menggunakan arang sekam padi pelet menggunakan perekat (tapioka) dengan massa 35 gram.

Putaran mesin,

rpm

Pengulangan

Ke-Kadar CO,

%

Kadar HC, ppm

Kadar CO2,%

1500 1

1500 2

3500 1

E. Diagram Alir Penelitian

Untuk diagram alir pada penelitian ini ditunjukkan oleh Gambar sebagai berikut.

Gambar 18.Diagram alir penelitian

Kesimpulan dan saran

Penulisan laporan Ya Hasil dan Pembahasan tidak

Evaluasi, sesuai?

Servis rutin &tune up

Mulai

Persiapan bahan, alat uji & ukur

Datafly ash& kendaraan

bermotor

Pembuatan alat

Pengujian normal

Data

fly ashdengan variasi berat 55 gr, 45 gr, 35 gr pada saringan udara

Aktivasi fisik padafly ash Pemasangnfly ashpada saringan udara

A. Simpulan

Berdasarkan data hasil pengujian yang diperoleh (data konsumsi bahan bakar pada kecepatan rata-rata 50 km/jam, data akselerasi, dan data konsumsi bahan bakar pada pengujian stasioner pada motor bensin uji Jupiter Z 110 cc, didapat beberapa simpulan sebagai berikut:

1. Pada pengujian road test (berjalan) dan stasioner (diam) mengunakan fly ashpelet aktivasi fisik maupun arang sekam padi pelet aktivasi fisik secara keseluruhan dapat menghemat konsumsi bahan bakar. Tapi pada penggunaan fly ash pelet aktivasi fisik lebih baik dibandingkan arang sekam padi pelet aktivasi fisik.

2. Pada pengujian road test saat cuaca cerah bersuhu 30-31oC peningkatan prestasi mesin paling baik diperoleh saat menggunakan fly ash pelet aktivasi fisik dengan massa 45 gram mencapai 22,34%.

3. Pada pengujian akselerasi 0-80 km/jam saat kondisi lingkungan panas bersuhu 30oC peningkatan prestasi mesin juga diperoleh saat menggunakanfly ash pelet aktivasi fisik dengan massa 45 gram.

4. Pada pengujian akselerasi 40-80 km/jam saat kondisi panas bersuhu 30oC peningkatan prestasi mesin juga diperoleh saat menggunakan fly ashpelet aktivasi fisik dengan massa 45 gram.

5. Secara umum fly ash pelet aktivasi fisik dengan massa 45 gram mampu mereduksi emisi gas buang paling baik.Fly ashpelet aktivasi fisik dengan massa 45 gram juga dapat meningkatkan kadar CO2paling baik.

6. Secara umum fly ash pelet aktivasi fisik dengan massa 45 gram lebih baik dibandingkan dengan variasi yang lainnya.

7. Dalam penelitian ini pemakaian arang sekam padi kurang baik bila dibandingkan denganfly ashyang digunakan pada motor Jupiter Z 110 cc.

B. Saran

Adapun beberapa saran yang ingin disampaikan penulis agar penelitian ini dapat lebih dikembangkan lagi adalah sebagai berikut:

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dilihat cara pengemasan fly ash pelet selain dengan kawat strimin agar tidak terjadi terkikisnya pelet dengan kawat yang mengakibatkan debufly ashmasuk ke ruang bakar. 2. Perlu dilakukan penilitian lebih lanjut dalam cuaca mendung ataupun

hujan agar dapat melihat perbedaan konsumsi bahan bakar dan emisi gas buangnya.

3. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai campuran komposisi dari fly ash dan variasi temperatur aktivasi agar dapat dihasilkan perbandingan yang lebih baik.

(Skripsi)

Oleh

DIMAS RILHAM PURWANTA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2012

Gambar Halaman 1. Siklus motor bakar bensin 4-langkah... 10 2. DiagramP-vdari siklus ideal motor bakar bensin 4-langkah ... 10 3. Saringan udara ... 17 4 .Fly ash ... 24 5. Sekam padi ... 29 6. Yamaha Jupiter Z 110 cc ... 35 7. Gelas ukur 100 ml ... 36 8. Tachometer ... 36 9. Termometer Air Raksa ... 36 10. Cetakan ... 37 11. Perangkat analog ... 37 12. Tangki bahan bakar buatan 350 ml ... 38 13.Oven ... 38 14. Timbangan Digital ... 39 15. Kompor ... 39 16. KemasanFly ash ... 39 17. Skema peralatan ... 50 18. Diagram alir penelitian ... 54

20. Konsumsi bahan bakar pada pengujian stasioner ... 60 21. Grafik pengaruh volumefly ashterhadap waktu pada percepatan

0-80 km/jam ... 66 22. Grafik pengaruh volumefly ashterhadap waktu pada percepatan

40-80 km/jam ... 68 23. Grafik pengaruh massa spesimen terhadap gas buang CO ... 70 24. Grafik pengaruh massa spesimen terhadap gas buang HC ... 73 25. Grafik pengaruh massa spesimen terhadap gas buang CO2 ... 76

Halaman

DAFTAR ISI ... i

DAFTAR PERSAMAAN... ii

DAFTAR TABEL ... iii

DAFTAR GAMBAR ... iv

I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1

B. Tujuan Penelitian ... 6

C. Batasan Masalah ... 6

D. Sistematika Penulisan ... 7

II. TINJAUAN PUSTAKA A. Motor Bakar ... .9

B. Proses Pembakaran ... 13

C. Saringan Udara ... 17

D. Parameter Prestasi Motor Bensin 4-langkah ... 18

E. Fly Ash ... 19

F. Tepung Tapioka………28

B. PersiapanFly Ash... 40

C. PencetakanFly AshMenjadi Pelet... 41

D. Prosedur Pengujian ... 42

E. Diagram Alir Penelitian………...54

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Pengujian Berjalan……….. 56

1. Konsumsi bahan bakar………. 56

a. PengujianRoad Test Fly AshPelet Aktivasi Fisik………57

b. Pengujian Stasioner………... 59

2. Akselerasi 0-80 km/jam……….65

3. Akselerasi 40-80 km/jam………...67

B. Pengujian Emisi……….... 69

1. Gas CO………..…….. 70

2. Gas HC………..…….. 73

3. Gas CO2………..……. 76

V. SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan ...……. 80

B. Saran ...……. 81

DAFTAR PUSTAKA ...……. 82 LAMPIRAN

Ardha, Ngurah Yohanes dan Aditya Tanuwijaya. 2009. Penangkapan CO2 dengan Fly Ash Termodifikasi

Aziz1, Muchtar, Ngurah Ardha Dan Lili Tahli. 2006. Karakterisasi Abu Terbang

PLTU Suralaya Dan Evaluasinya Untuk Refraktori Cor.

Bayat, B. 2002.Journal of Hazardous Materials Vol. 95(3)275-290.

Cheerarot, Raungrut dan Chai Jaturapitakkul. 2004. A study of disposed fly ash

from landfill to replace portland cement, Department of Civil Engineering,

Mahasarakham University. Thailand.

Emisi Gas Buang Mobil Yang Berbahan Bakar bensin. November 2009 http://www.google.co.id/gunadarma.ac.id

Hartono, Budi. 2006.Pengaruh Pemanfaatan Zeolit Alam Lampung Teraktivasi Basa-Fisik Tethadap Prestasi Mobil Kijang Karburator 1500 cc

(Skripsi) Jurusan Teknik Mesin–Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Heywood, J.B. 1988. Internal Combustion Engine. McGraw Hill International. Singapore. Dikutip dari Nurhadi, 2010 (skripsi). Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik-Universitas Lampung. Bandar Lampung.

KLH, 2006, Standar Baku Mutu Emisi dari Sumber Bergerak, Kementrian Lingkungan Hidup, Jakarta

Niwatana Sonic. 2011. Apliksi Zeolit Pelet Perekat Yang Diaktivasi Basa-Fisik Untuk Mengamati Prestasi Mesin Sepeda Motor Bensin 4-Langkah Dan Emisi Gas Buangnya. Jurusan Teknik Mesin–Universitas Lampung.

Bandar Lampung.

Pratama, Yoga. 2007.Coal fly ash conversion to zeolite for removal of chromium and nickel from wastewaters.

S.Wang, H. Wu , H. 2006.Journal of Hazardous Materials.

Wardono, H. 2004. Modul Pembelajaran Motor Bakar 4-Langkah. Jurusan Teknik Mesin–Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Wikipedia Foundation. 2010. Mesin. 16 juli 2010 http://id.wikipedia.org/wiki/Mesin

Wikipedia Foundation. 2010. Asal Usul sepeda Motor.2010.Mesin. 16 juli 2010 http://id.wikipedia.org/wiki/Asal Usul sepeda Motor

Wikipedia.Karbon Aktif. 20 Maret 2010. http://id.wikipedia.org/wiki/Karbon_aktif

Blogspot - pemanfaatan-abu-batubara

http://mheea-nck.blogspot.com/2011/01/pemanfaatan-abu-batubara.html

Blogspot - pemanfaatan-arang-sekam-padi-dan-tanah

http://oshin-mungil.blogspot.com/2011/11/pemanfaatan-arang-sekam-padi-dan-tanah.html

dari.html

Ehow - negative-effects-fly-ash-concrete

(http://www.ehow.co.uk/list_7560171_negative-effects-fly-ash-concrete.html)

Geology - journals

http://www.geology.com.cn/Geology-Journals/article-35615.html

Scribd Teknologi Arang Aktif untuk Pengendali Residu Pestisida di -Lingkungan–Pertanian

http://www.scribd.com/doc/35448981/Teknologi-Arang-Aktif-untuk-Pengendali-Residu-Pestisida-di-Lingkungan-Pertanian

Tekmira - pemanfaatan-abu-terbang-pltu-suralaya

http://pemanfaatan-abu-terbang-pltu-suralaya(www.tekmira.esdm.go.id).html

Mazarimagazine -abu-terbang-batubara-sebagai-absorben

http://majarimagazine.com/2008/06abu-terbang-batubara-sebagai-adsorben.html

Majarimagazine - pembakaran-batubara-dengan-o2co2

http://majarimagazine.com/2008/06/pembakaran-batubara-dengan-o2co2.html

Tabel Halaman

1. Data percobaan ... 5

2. Komposisi kimia pada limbah PLTU ... 25

3. Komposisi kimia Arang sekam padi ... 33

4. Format data jenis filter ... 42

5. Format data variasi massa fly ashpelet terhadap konsumsi bahan bakar kecepatan rata-rata (50 km/jam) dengan jarak 5 km... 47

6. Format data variasi massafly ashpelet, akselerasi 0–80 km/jam .. 48

7. Format data variasi massafly ashpelet, akselerasi 40–80 km/jam 48 8. Format data variasi massa fly ashpelet terhadap konsumsi bahan bakar kondisi stasioner... 49

9. Format data emisi tanpafly ashawal pengambilan data ... 51

10. Format data emisi menggunakan fly ash pelet menggunakan perekat (tapioka) dengan massa 55 gram... 52

11. Format data emisi menggunakan fly ash pelet menggunakan perekat (tapioka) dengan massa 45 gram... 52

12. Format data emisi menggunakan fly ash pelet menggunakan perekat (tapioka) dengan massa 35 gram ... 52

13. Format data emisi menggunakan arang sekam padi pelet menggunakan perekat (tapioka) dengan massa 35 gram ... 53

Persamaan ... Halaman 1. Reaksi cukup oksigen ... 13 2. Reaksi kurang oksigen ... 13 3. Reaksi pembakaran ... 14

DIAKTIVASI FISIK

TERHADAP

PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS

BUANG SEPEDA MOTOR BENSIN

4-LANGKAH

Nama Mahasiswa

:

Dimas Rilham Purwanta

Nomor Pokok Mahasiswa : 0615021062

Program Studi

: Teknik Mesin

Fakultas

: Teknik

MENYETUJUI

1. Komisi Pembimbing

Ir. Herry Wardono, M.Sc

.

Harnowo Supriadi, S.T.,M.T.

NIP. 196608221955121001

NIP. 196909091997031002

2. Ketua Jurusan Teknik Mesin

Harmen Burhanuddin, M.T.

NIP. 196906202000031001

1. Tim Penguji

Ketua

:

Ir. Herry Wardono, M.Sc.

...

Sekretaris

:

Harnowo Supriadi, S.T., M.T.

...

Penguji

Bukan Pembimbing

:

M. Dyan Susila ES, S.T., M.Eng

...

2. Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung

Dr. Ir. Lusmeilia Afriani, D.E.A

NIP. 19650510 199303 2 008

pertanggung jawabannya mengenai orang yang

dipimpinnya

(H.R. Bukhari Muslim)

Pendidikan merupakan perlengkapan paling baik

untuk hari tua

(Aristoteles)

Optimis!!! Karena hidup terus mengalir dan

kehidupan terus berputar

SKRIPSI INI DIBUAT SENDIRI OLEH PENULIS DAN BUKAN HASIL PLAGIAT SEBAGAIMANA DIATUR DALAM PASAL 27 PERATURAN AKADAEMIK UNIVERSITAS LAMPUNG DENGAN SURAT KEPUTUSAN REKTOR No.3187/H26/PP/2010.

YANG MEMBUAT PERNYATAAN

DIMAS RILHAM P 0615021062

harapan menggapai ridho-Nya

kupersembahkan karya kecilku ini untuk

Ayahanda dan Ibunda

Atas segala pengorbanan yang tak terbalaskan,

kesabaran, keikhlasan, doa, cinta dan kasih sayangnya

Adikku

Sumber inspirasi dan kebanggaan

Keluarga Besar Penulis

Teman-teman Seperjuangan Penulis

Mesin 06

Almamater tercinta

SOLIDARITY FOREVER

Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 06 Juni 1988, sebagai anak pertama dari dua bersaudara, dari pasangan Sulistyo dan Ni Made Deviyati. Pendidikan di Sekolah Dasar Muhammadiyah 12 diselesaikan pada tahun 2000, Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama Negeri 1 Pamulang diselesaikan pada tahun 2003, Sekolah Menengah Atas Negeri 1 Cisauk diselesaikan pada tahun 2006 dan pada tahun 2006 penulis diterima sebagai mahasiswa Program Studi S1 Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui jalur SPMB dan menamatkan program studi S1 pada bulan Mei 2012.

Selama menjadi mahasiswa, penulis pernah menjadi asisten di laboratorium Motor Bakar dan Propulsi Teknik Mesin dan aktif dalam organisasi Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin (HIMATEM) sebagai ketua bidang Organisasi dan Kepemimpinan (ORGAPIN) (07/08). Selain itu penulis juga pernah menjadi anggota Badan Eksekutif Mahasiswa (BEM) Fakultas Teknik UNILA (08/09) sebagai anggota bidang Organisasi dan Kepemimpinan.

Penulis pernah dipercayakan sebagai salah satu anggota tim penelitian. Tim kami memperoleh juara I pada rangkaian Lomba Teknologi Tepat Guna yang

(HAKTEKNAS) ke XVI tahun 2011 dengan judul penelitian “Emas Hitam Penghemat Bahan Bakar Asal Provinsi Lampung”. Dengan judul yang sama, tim kami memperoleh juara I Lomba Sang Penemu yang diselenggarakan LPP TVRI Lampung untuk tingkat provinsi, dan memperoleh juara harapan II yang diselenggarakan LPP TVRI Pusat untuk tingkat Nasional.

Pengalaman akademik penulis diantaranya, melakukan Kerja Praktek di PT. PLN TARAHAN Lampung, Lampung Selatan, pada tahun 2010 dengan mengambil studi kasus mengenai ” ANALISIS PENYEBAB KEAUSAN ABRASIF TUBE WALL SA 210 AI PADA FURNACE DI PT.PLN (PERSERO) SEKTOR PEMBANGKIT TARAHAN UNIT 3 & 4”.

Penulis mengambil konsentrasi mata kuliah pilihan pada bidang Konversi Energi dengan melakukan penelitian dengan judul ”PENGARUH APLIKASI FLY ASH BENTUK PELET PEREKAT YANG DIAKTIVASI FISIK TERHADAP PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS BUANG SEPEDA MOTOR BENSIN 4-LANGKAH” dibawah bimbingan Bapak Ir. Herry Wardono, M.Sc. dan Bapak Harnowo Supriadi, M.T.

SANWACANA

Assalamu'alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillaahirabbil'aalamiin, puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul ″Pengaruh Aplikasi Fly ash Bentuk Pelet Perekat Yang Diaktivasi Fisik Terhadap Prestasi Mesin Dan Emisi Gas Buang Sepeda Motor Bensin 4-Langkah″. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh

gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung.

Dalam pelaksanaan dan penyusunan tugas akhir ini, penulis banyak mendapatkan bantuan dan sumbangan pikiran dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Dr. Lusmeilia Afriani selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung. 2. Bapak Harmen Burhanuddin, S.T., M.T., selaku ketua jurusan Teknik Mesin

3. Bapak Ir. Herry Wardono, M.Sc., selaku Pembimbing Utama yang telah memberikan bimbingan, saran, dan kritik selama proses penyelesaian skripsi ini.

4. Bapak Harnowo Supriadi, S.T., M.T. selaku Pembimbing Kedua atas kesediannya untuk memberikan bimbingan serta arahan dalam penyelesaian skripsi ini.

5. Bapak M. Dyan Susila ES, S.T., selaku Penguji pada seminar proposal dan seminar hasil serta pada sidang sarjana untuk masukan, saran, kritik dan nasihatnya.

6. Bapak Dr. Asnawi Lubis selaku dosen Pembimbing Akademik.

7. Bapak Achmad Yahya, T.P, S.T., M.T., selaku koordinator Tugas Akhir. 8. Seluruh Dosen Pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah banyak

memberikan ilmu selama penulis melaksanakan studi, baik berupa materi perkuliahan maupun tauladan dan motivasi sehingga dapat kami jadikan bekal untuk berada ke tengah-tengah masyarakat.

9. Kedua orang tua tercinta, semoga segala nasihat yang telah beliau berikan menjadi semangat bagiku, kasih sayang yang tulus, motivasi yang membangun, tauladan yang mendidik, serta air mata do’a yang tulus yang

terus menerus mengalir untuk mendo’akan anak-anaknya.

10. Adikku tersayang Suhita Lisma Praitiwi yang telah memberikan motivasi dan dorongan sehingga terlaksananya skripsi ini.

11. Tante Engkus sebagai penyemangat dalam mengerjakan skripsi ini.

12. Mas Dadang, Mas Nanang, Mba Dewi dan Mas Agus (teknisi lab. Motor Bakar) serta seluruh staf administrasi jurusan Teknik Mesin yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan studi di jurusan Teknik Mesin.

13. Prima Kumbara, S.T., yang telah membantu dalam pelaksanaan dan penyelesaian skripsi ini.

14.Keluarga besar “MONAM” Teknik Mesin Unila, Dedy, Sonic Niwatana, S.T., Aditya Triatmaja, S.T., Andry Saputra, S.T., Fiul, Gundam, Komeng, Zaenal, Rino, Gians, Nur, Panji, Ismail, Donier, Mey, Nurhadi, Riyan, Alex, Sutrisno, Fauzi, Rahmat Iskandar, Habib, Arman, Dhimas, Rizal, Wayan, Dian, Nandar, Alfis, Lucky, Joni, Afrino, Agung Wijaya, Agus UK, Agus Setiawan, Hanief, Dody, Dony, Prima, Dea, Heru, Budi, Arly, Bambang, Bekti, Dino, Hadi, Jaya, Adi Yoga, Puji, Rosyidi, Sulis, Wengky, Setiyo, Edo, Yudo, Yusman, Alfuadi (alm), Iqbal, Rahmat Fansuri, Harry gusti, Jonathan, Bongsu, Bayu, Eko, Hendy Arifin serta angkatan 2006 lainnya yang tidak bisa disebutkan satu persatu, terimakasih atas semangat dan kebersamaannya.

15. Anak Mesin 2005, Rico, Agung Mbe, Aang, Heri, Juned, komeng yang telah memberikan hiburan tawa disela-sela waktunya.

16. Anak Mesin 2007, Armeni, Chandra, Novian, Ari Andre Pane dan Tim Motor Bakar lainnya yang membantu penyelesaian skripsi ini.

17. Sahabat-sahabat kostku, Ucup, Hery, Khoy, Didik, Apis, Nirwan, Fiul Agus, Anton, Andri, John, Diaz, Chandra, Aira, Ria, Rhmney, Shila, Tasya, Maharani dan Pak Giat sebagai penjaga kost.

18. Seseorang yang jauh disana yang selalu memberikan motivasi, curhatan, dan menunggu sampai selesainya skripsi ini.

19. Angkatan 2004 sampai 2011 yang tidak bisa disebutkan satu persatu,

terimakasih dan tetap jaga ”Solidarity Forever”.

20. Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dorongan selama ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak terdapat kekurangan, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat

membangun dari semua pihak. Penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua. Amin.

Wassalamu’alaikum Wr.Wb.

Bandar Lampung, 1 Mei 2012 Penulis,

PENGARUH APLIKASI

FLY ASH

BENTUK PELET

PEREKAT YANG DIAKTIVASI FISIK TERHADAP

PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS BUANG SEPEDA

MOTOR BENSIN 4-LANGKAH

Oleh:

Dimas Rilham Purwanta

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar

Sarjana Teknik

Pada

Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2012

PENGARUH APLIKASI

FLY ASH

BENTUK PELET

PEREKAT YANG DIAKTIVASI FISIK TERHADAP

PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS BUANG SEPEDA

MOTOR BENSIN 4-LANGKAH

(Skripsi)

Oleh

Dimas Rilham P

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2012