2. Analisis kompor untuk bahan bakar campuran air, Minyak Tanah
dan Asap gas karbon.
3. Perhitungan Efisiensi Energi Kompor
Untuk mengetahui nilai efisiensi yang dihasilkan dari pemanfaatan karbon ini menggunakan persamaan berikut :
η = m c ∆t E
in
.................................................................................. 13 Ket:
η : Efisiensi energi m : massa air kg
c : kalor jenis Jkg C
∆t : perubahan suhu C
Ein : Energi input J
Gambar 7. Diagram Alir Penelitian
Persiapan Alat dan Bahan
Air MinyakAlkohol
Karbon dari
pembuangan tungku
Metode kavitasi dengan
menggunakan sonokimia
Kompor dengan bahan
bakar campuran air +
minyakalcohol + karbon
Analisis Data
Laporan Disain
Rekayasa
Ya Tidak
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Tungku Sekam
Pembakaran merupakan suatu proses kimia yang terjadi karena kombinasi yag sangat cepat antara oksigen dan elemen atau campuran kimia yang
menghasilkan pelepasan panas Gultom, 2000. Sekam padi dapat dimanfaatkan
untuk bahan bakar alternatif. Dengan teknologi kompor sekam bisa digunakan untuk memasak. Energi alternatif dengan menggunakan sekam padi lebih murah
dibandingkan dengan energi yang lain Irzaman et al, 2009. Kompor sekam masih mempunyai kekurangan yaitu masih banyaknya karbon yang terbuang ke
udara dari hasil pembakaran sekam padi yang belum termanfaatkan dan menjadi
masalah bagi lingkungan.
Proses penggunaan tungku sekam untuk mendidihkan 1 liter air membutuhkan waktu 7 – 10 menit, dengan penggunaan sekam sebanyak 0.1 kg
seperti terlihat pada gambar 8. Hal ini menunjukan bahwa pengunaan sekam untuk bahan bakar mempunyai harga yang murah di bandingkan dengan minyak
tanah atau LPG. Tungku sekam masih mempunyai kekurangan yaitu masih banyaknya karbon yang terbuang ke udara dari hasil pembakaran sekam padi yang
belum termanfaatkan dan menjadi masalah bagi lingkungan.
Gambar 8. Grafik Suhu Air Terhadap Waktu Pada Pada Penggunaan Kompor
Sekam Untuk mendidihkan 1 liter air
20 40
60 80
100 120
3 5
7 9
10
Suhu Air
o
C
Waktu menit
Ulangan 2
Ulangan 1
Tabel 6. Hasil Akhir dan Perkiraan Analisis Bahan Bakar Sekam Padi
Sumber : Albino, 2006. Tabel 6 menunjukan bahwa karbon yang dihasilkan dari proses pembakaran
sekam padi sebesar 41,44. Angka tersebut cukup besar menyumbangkan karbon yang dilepas ke udara. Jika penggunaan sekam padi semakin meningkat
dikhawatirkan akan meningkatnya jumlah karbon di atmosfir yang dapat menyebabkan perubahan suhu sebagai awal terjadinya global warming. Gas
karbon hasil pembakaran sekam saat ini dapat dimanfaatkan sebagai energi alternatif dengan metode kavitasi.
4.2. Efisiensi Energi Tungku Sekam
Energi alternatif dengan menggunakan sekam padi lebih murah dibandingkan dengan energi yang lain. Nilai efisiensi tungku sekam untuk
mendidihkan 1 liter air dengan tiga kali pengulangan berkisar antara 14.34 - 21.21 dengan waktu untuk mendidihkan air tersebut antara
7 – 13 menit. Pada penelitian sebelumnya, tungku sekam yang digunakan untuk mendidihkan air sebanyak 6 liter mempunyai efisiensi energi sebesar 18 , nilai
efisiensi tungku sekam untuk mendidihkan 1 liter air mendekati nilai efisiensi tungku sekam untuk mendidihkan 6 liter air Maulana, 2009.
Gambar 9. Grafik Efisiensi Energi Tungku Sekam
Panas pembakaran sekam dapat mencapai 3300 Kkal dan bulk density 0,100 gml serta konduktivitas panas 0,068 Kkal Irzaman et al, 2009. Hal ini
menunjukkan bahwa penggunaan kompor sekam cukup prospektif untuk
digunakan pada skala rumah tangga petani pedesaan ataupun industri.
4.3. Kompor Bahan Bakar Minyak dan Air dengan Metode Kavitasi
Dalam pembakaran bahan bakar atau limbah dimana komponen utamanya terdiri dari karbon dan hidrogen, pelepasan panas yang terjadi ditunjukan oleh
reaksi berikut: C + O
2
CO
2
+ Energi ............................................ 14 2H
2
+ O
2
2H
2
O + Energi ...................................... 15
Dari reaksi di atas terlihat bahwa produk utama dari pembakaran bahan bakar adalah CO
2
, H
2
O dan energi Panas Maulana, 2009. Kompor bahan bakar minyak-air dengan metode kavitasi dapat dijadikan
sebagai salah satu energi alternatif, metode ini dapat menghemat bahan bakar minyak karena ada penambahan air yang dicampur dengan minyak. Kompor
dengan bahan bakar minyak-air dengan metode kavitasi mempunyai perbandingan maksimum antara minyak dan air adalah 240 ml : 460 ml atau 4 : 6, seperti pada
gambar 10, kompor yang digunakan untuk memanaskan air sudah mati dalam waktu 18 menit dan suhu air hanya mencapai 72
o
C. Hal ini menunjukan bahwa,
5 10
15 20
25
1 2
3
Efisiensi En
ergi
Ulangan
minyak yang terlalu banyak dalam campuran minyak-air, tidak dapat teruraikan oleh gelombang ultrasonik yang dihasilkan oleh generator pembangkit
gelombang, sehingga campuran minyak-air tersebut tidak dapat digunakan untuk bahan bakar karena pada perbandingan ini kompor kekurangan oksigen yang
menyebabkan kompor mati.. Kompor dengan bahan bakar minyak-air dengan metode kavitasi
mempunyai perbandingan minimum antara minyak dan air adalah 66 ml : 534 ml atau 1 : 8, seperti pada gambar 10 kompor yang digunakan untuk memanaskan air
sudah mati pada waktu 20 menit dan suhu air hanya mencapai 75
o
C. Hal ini menunjukan bahwa, Jika campuran air terlalu banyak kompor akan kelebihan
oksigen dan kompor kekurangan minyak tanah sebagai pemicu proses
pembakaran sehingga kompor tidak akan menyala. Pada Penelitian ini, kompor dengan bahan bakar minyak-air dengan
metode kavitasi dibuat dengan perbandingan yang berbeda-beda untuk mengetahui perbandingan yang paling baik, dari hasil penelitian diperoleh
perbandingan yang paling baik yaitu perbandingan minyak dan air 150 ml : 450 ml karena dapat mendidihkan 1 liter air 95
o
C dalam waktu 13 menit.
Gambar 10. Grafik Suhu Air Terhadap Waktu Pada Pada Kompor Bahan Bakar
Air-Minyak Untuk mendidihkan 1 liter air
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
5 10
15 20
25 30
Suhu Air
o
C
Waktu menit
Minyak:Air 150:450
Minyak:Air 120:480
Minyak:Air 100:500
Minyak:Air 240:360
Minyak:Air 66:534
4.4. Kompor Bahan Bakar Minyak, Air dan Asap Gas Karbon dengan Metode Kavitasi
Sekam padi memiliki potensi besar untuk digunakan sebagai bahan bakar dalam memproduksi energi alternatif Jain, 1995. Bagian yang dapat dijadikan
sebagai energi alternatif adalah gas karbon hasil pembakaran sekam padi. Penggunaan gas karbon sebagai energi alternatif menjadi salah satu upaya untuk
mengurangi jumlah karbon di udara karena gas karbon yang terlepas dalam jumlah yang berlebih memiliki dampak negatif bagi lingkungan dan menjadi salah
satu penyebab untuk meningkatkan suhu bumi yang mengakibatkan pemanasan global, karena karbon yang terlepas ke udara secara berlebihan bersama gas-gas
hasil pencemaran lain, gas karbon membentuk lapisan yang dapat menahan panas bumi keluar dari atmosfer sehingga menyebabkan suhu udara di bumisemakin
panas. Gas karbon hasil pembakaran sekam padi saat ini dapat dimanfaatkan
sebagai energi alternatif dengan menggunakan metode kavitasi. Gas karbon yang dihasilkan tidak lagi dilepas ke alam sehingga dapat mengurangi pelepasan karbon
ke udara yang dapat menyebabkan perubahan suhu bumi. Gas karbon hasil pembakaran sekam padi dialirkan pada kompor bahan bakar minyak-air hasil
kavitasi oleh sonokimia. Dari data hasil penelitian diperoleh bahwa penambahan gas karbon dapat meningkatkan energi panas kompor sehinggga kompor yang
sudah ditambahkan gas karbon dapat mendidihkan 1 liter air lebih cepat dibandingkan dengan kompor yang belum ditambahkan dengan gas karbon.
Kompor dengan perbandingan minyak-air 150 ml : 450 ml 1 : 3 dan ditambahkan gas karbon dapat mendidihkan 1 liter air dalam waktu 11 menit, hal
ini menunjukan bhwa penambahan gas karbon dapat mempercepat mendidihkan 1 liter air dibandingkan dengan kompor bahan minyak-air yang belum
ditambahkan gas karbon. Pada kompor bahan minyak-air yang belum ditambahkan gas karbon untuk mendidihkan 1 liter air membutuhkan waktu
13 menit.
Gambar 11. Grafik Suhu Air Terhadap Waktu Pada Pada Kompor Bahan Bakar Air-Minyak-Asap Gas Karbon Untuk mendidihkan 1 liter air
Gas karbon hasil pembakaran sekam padi yang dialirkan ke kompor hasil kavitasi dapat mempersingkat waktu pendidihan 1 liter air karena penambahan gas
karbon pada kompor hasil kavitasi dapat menambah energy panas.
4.5. Kompor Bahan Bakar Bioetanol dan Air dengan Metode Kavitasi
Masalah yang berkenaan dengan energi nasional adalah adanya kecenderungan konsumsi energi fosil yang semakin besar, energi mix yang masih
timpang, dan harga minyak dunia yang tidak menentu. Ketimpangan energi mix adalah terjadinya penggunaan salah satu jenis energi yang terlalu dominan, yaitu
penggunaan minyak bumi sebesar 54,4 Sugiono, 2008. Ketimpangan energi mix dan penggunaan energi yang masih boros mengakibatkan beban nasional
semakin berat. Khusus untuk minyak tanah, subsidi pemerintah khusus masih mencapai sekitar 34,51 triliun rupiah. Oleh karena itu, perlu upaya-upaya lain, di
antaranya adalah penggunaan bahan bakar nabati BBN, untuk mengurangi subsidi, sekaligus memenuhi kebutuhan masyarakat bawah berupa pengganti
minyak tanah. Bahan bakar nabati BBN adalah semua bahan bakar yang berasal
20 40
60 80
100 120
5 10
11 15
20
Suhu Air
o
C
Waktu menit
Minyak:Air 150:450
Minyak:Air 120:480
Minyak:Air 100:500
dari minyak nabati, dan dapat berupa biodiesel, bioetanol, bio-oil minyak nabati murni Prastowo, 2007.
Salah satu energi alternatif yang menjanjikan adalah bioetanol. Bioethanol adalah ethanol yang bahan utamanya dari tumbuhan dan umumnya menggunakan
proses farmentasi. Bioetanol dapat dibuat dari singkong. Singkong Manihot utilissima merupakan tanaman yang sangat populer di seluruh dunia, khususnya
di negara-negara tropis. Di Indonesia, singkong memiliki arti ekonomi terpenting dibandingkan dengan jenis umbi-umbian yang lain Selain itu kandungan pati
dalam singkong yang tinggi sekitar 25-30 sangat cocok untuk pembuatan energi alternative Prastowo, 2007. Dengan demikian, singkong adalah jenis umbi-
umbian daerah tropis yang merupakan sumber energi paling murah sedunia dan dapat dioptimalkan untuk mengatasi krisis energi.
Bioetanol adalah etanol yang bahan utamanya dari tumbuhan dan umumnya menggunakan proses farmentasi. Etanol atau etil alkohol C
2
H
5
OH berupa cairan bening tak berwarna, terurai secara biologis biodegradable, toksisitas rendah
dan tidak menimbulkan polusi udara yg besar bila bocor. Etanol yang terbakar menghasilkan karbondioksida CO
2
dan air Rikana, 2006. Etanol adalah bahan bakar beroktan tinggi dan dapat menggantikan timbal
sebagai peningkat nilai oktan dalam bensin. Dengan mencampur ethanol dengan bensin, akan mengoksigenasi campuran bahan bakar sehingga dapat terbakar lebih
sempurna dan mengurangi emisi gas buang seperti karbonmonoksidaCO Prastowo, 2007. Sugiono, 2008.
Kompor bahan bakar bioetanol-air dengan metode kavitasi dapat dijadikan sebagai salah satu energi alternatif, metode ini dapat menghemat bahan bakar
bioetanol karena ada penambahan air yang dicampur dengan bioetanol. Kompor dengan bahan bakar bioetanol-air dengan metode kavitasi mempunyai
perbandingan maksimum antara bioetanol dan air adalah 500 ml : 0 ml. karena gelombang ultrasonik yang dihasilkan oleh sonokimia dapat memecahkan larutan
bioetanol tersebut menjadi droplet-droplet atau uap kering sehingga dapat digunakan langsung untuk bahan bakar.
Gambar 12. Grafik Suhu Air Terhadap Waktu Pada Pada Kompor Bahan Bakar Air-Bioetanol Untuk mendidihkan 1 liter air
Kompor dengan bahan bakar bioetanol-air dengan metode kavitasi mempunyai perbandingan minimum antara bioetanol dan air adalah
208 ml : 292 ml atau 2 : 3. Jika air terlalu banyak maka kompor mati, karena oksigen terlalu banyak dan bioetanol sebagai pemicu dalam proses pembakaran
kurang yang menyebabkan api tidak menyala. Pada Penelitian ini, kompor dengan bahan bakar bioetanol-air dengan
metode kavitasi dibuat dengan perbandingan yang berbeda-beda untuk mengetahui perbandingan yang paling baik, dari hasil penelitian diperoleh
perbandingan yang paling baik yaitu perbandingan bioetanol dan air 278 ml : 222 ml karena dapat mendidihkan 1 liter air 95
o
C dalam waktu
17 menit.
20 40
60 80
100 120
5 10
15 20
22 24
Suhu Air
oC
Waktu menit
etanol:Air 333:167
Etanol:Air 278:222
Etanol:Air 208:292
