Dari uraian yang telah dikemukakan di atasdalam penelitian ini dilakukan studi untuk mengetahui pengaruh perubahan kosentrasi zat aditif dari minyak nilam pada
bahan bakar biosolar untuk mengetahui kadar polutan dari kandungan emisi gas buang. Biosolar yang digunakan adalah B20 karena merupakan komposisi campuran
yang paling optimum digunakan pada mesin disel tanpa modifikasi Wirawan, dkk 2008. Hasil penelitian yang dilakukan dapat diperoleh informasi yang dapat
memberikan kesimpulan mengenai kelebihan dan kekurangan dari setiap kosentrasi campuran biosolar dengan zat aditif dari minyak nilam.
1.2. Permasalahan
1. Bagaimana pengaruh penambahan zat aditif minyak nilam pada bahan bakar biosolar terhadap karateristik bahan bakar.
2. Bagaimana pengaruh penambahan zat aditif pada bahan bakar biosolar terhadap emisi gas buang yang di hasilkan.
1.3. Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui karateristik bahan bakar biosolar dengan penambahan zat aditif minyak nilam terhadap biosolar.
2. Untuk memperoleh pengaruh emisi gas buang yang dihasilkan motor diesel berbahan bakar biosolar dengan zat aditif 0,1, 0,2, 0,3 dan 0,4 terhadap
biosolar.
1.4. Manfaat Penelitian
1. Penelitian dapat memberikan informasi tentang mengetahui kualitas bahan bakar serta pengurangan dampak negatif dari hasil pembakaran.
2. Untuk mengetahui kinerja bioaditif minyak nilam pada bahan bakar biosolar.
Universitas Sumatera Utara
1.5. Tempat Penelitian.
Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Organik FMIPA USU Medan, untuk memperoleh minyak nilam , biodisel dan proses pencampuran blending minyak
nilam, biodisel dan bahan bakar solar.Analisa GC-MS di lakukan di Laboratorium Kimia Organik UGM Yogyakarta dan menentukan karateristikdensity, viskositas ,
titik nyala dan emisi gas buang di lakukan di Laboratorium Kimia Industri PTKI dan Laborotorium Motor Bakar Departemen Teknik Mesin USU.
Universitas Sumatera Utara
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Nilam 2.1.1. Sejarah Singkat
Tanaman nilam menjadi salah satu penghasil minyak atsiri utama di Indonesia. Minyak atsiri juga dikenal dengan nama minyak terbang atau minyak eteris essential oilatau
volatile. Sementara itu, minyak yang dihasilkan oleh tanaman nilam disebut dengan minyak nilam patchouli oil. Minyak ini antara lain digunakan sebagai zat pengikat
fiksatif dalam industri parfum, sabun, hair tonic, dan beberapa industri kosmetika. Minyak tersebut diperoleh dari hasil penyulingan destilasi daun dan tangkai tanaman
nilam. Di belahan dunia timur, terutama India, tumbuhan nilam Gambar 2.1 sudah
dikenal sejak zaman purba sebagai bahan pengharum atau pewangi. Di India, daun nilam yang telah kering digunakan sebagai repelenatau pengusir serangga pada kain.
Kain-kain yang telah diberi daun nilam tadi kemudian diekspor ke Eropa, sehingga aroma nilam dikenal di negara-negara Eropa. Pada pertengahan abad ke-19, pabrik-
pabrik tekstil di Prancis mengimpor daun nilam kering untuk produk tekstil mereka.Selanjutnya, daun nilam juga diintroduksi ke Inggris. Dewasa ini, tanaman
nilam dari India hampir seluruhnya diproduksi dan diperdagangkan dalam bentuk minyak. Minyak nilam juga banyak digunakan dalam pembuatan sabun dan kosmetika,
karena dapat dicampur dengan jenis minyak atsiri lainnya, seperti minyak cengkeh, geranium, dan akar wangi. Aroma minyak nilam sangat kaya dan tahan lama, bahkan
tetap terasa sampai seluruh minyaknya menguap. Seiring dengan perkembangan zaman, dan semakin meningkatnya kebutuhan
manusia pada kesehatan dan kebugaran, minyak nilam banyak digunakan sebagai bahan baku untuk aromaterapi, karena aromanya yang sangat khas.
Universitas Sumatera Utara
Minyak nilam bersifat fiksatif terhadap bahan pewangi lain, sehingga dapat mengikat bau wangi dan mencegah penguapan zat pewangi tersebut sehingga bau
wanginya tidak cepat hilang alias lebih tahan lama.Selain itu, minyak nilam juga membentuk bau yang khas dalam suatu campuran. Karena itu, minyak nilam sendiri
sebenarnya sudah bisa disebut dengan parfum karena baunya memang enak dan wangi Manoi .2007.
Gambar 2.1 Tumbuhan tanaman nilam
2.1.2. Kandungan Kimia Minyak Nilam
Lingkungan tumbuh agroklimat mempengaruhi kandungan dan mutu minyak nilam. Kandungan minyak nilam dari dataran rendah lebih tinggi daripada nilam dataran
tinggi. Namun, nilam dataran tinggi memiliki kandungan patchouli alkohol lebih tinggi daripada dataran rendah. Kandungan patchouli alkohol inilah yang menjadi salah satu
penentu tingginya kualitas minyak nilam.Minyak nilam gambar 2.1 mengandung beberapa senyawa,
antara lain kariofilen 17,29, α-patchoulien 28,28, buenesen 11,76, dan patchouli alkohol40,04. Sementara itu, kandungan minyak dalam
batang, cabang, atau ranting jauh lebih kecil 0,4-0,5 daripada bagian daun 5-6. Standar mutu minyak nilam belum seragam untuk seluruh dunia. Setiap negara
menentukan sendiri standar minyak nilamnya. Indonesia menetapkan standar mutu minyak nilam untuk ekspor dengan berat jenis 0,943-0,983, indeks bias 1,504-1,514,
bilangan ester maksimum 10,0, bilangan asam 5,0, warna kuning muda sampai cokelat,
Universitas Sumatera Utara
dan tidak tercampur dengan bahan lain Tabel 2.1. Sebelum dikirim ke eksportir, biasanya minyak nilam harus diuji terlebih dahulu untuk menentukan kualitasnya
Hayani. 2005.
CH
3
OH H
3
C CH
3
H
3
C
Patchouli Alkohol H
3
C H
3
C CH
3
CH
2
beta-caryophyliene
O CH
3
CH
3
H
3
C
H
2
C
Caryophylen Oksida
Gambar 2.2. Struktur molekul dari beberapa senyawa yang terdapat pada minyak nilam
Tabel 2.1. Persyaratan mutu standar minyak nilam SNI 06-2385-1998 adalah sebagai berikut
: Jenis Uji
Satuan Persyaratan
1. Warna –
Kuning muda sampai coklat tua 2. Bobot jenis
– 0,943 – 0,983
3. Indeks bias nD
20
– 1,504 – 1,514
4. Kelarutan dalam Etanol 90 –
Larutan jerni atau opalesensi ringan
pada dalamsuhu 20 C ± 3
5. Bilangan asam –
Maks 5,0
C perbandingan volume 1:10
6. Bilangan ester –
Maks 10,0 7. Zat-zat asing
7.1. Lemak –
Negatif 7.2. Minyak kruing
– Tidak nyata
7.3. Alkohol tambahan –
Negatif 7.4. Minyak pelican
– Negatif
Hayani 2005
Universitas Sumatera Utara
2.1.3. PerkembanganTeknologi Pengolahan Minyak Nilam
Minyak nilam dihasilkan melalui proses penyulingan, sebelum proses penyulinganbiasanya 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 nilam dilakukan dengan proses destilasi. Proses destilasi adalah suatu proses perobahan minyak yang terikat di dalam jaringan parenchym cortex daun,
batang dan cabang tanaman nilam menjadi uap kemudian didinginkan sehingga berobah kembali menjadi zat cair yaitu minyak nilam.Manoi.2007. Faktor-faktor
yang mempengaruhi rendemen minyak nilam antara lain; jenis tanaman, umur tanaman, waktu panen perubahan bentuk daun pengecilan ukuran daun dan teknik
penyulingan untuk memperoleh minyak atsiri yang memadai jumlahnya untuk diteliti. Untuk mendapatkan minyak nilam biasanya dilakukan melalui destilasi, dimana dalam
hal ini 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 4. Perbedaan antara distilasi uap langsung dengan hidrodistilasi adalah pada distilasi
uap langsung tidak terjadi kontak langsung antara sampel dengan air, sedangkan hidrodistilasi 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. 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
Universitas Sumatera Utara
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. Tetapi metode
penyulingan ini juga mempunyai kelemahan, yaitu adanya penggunaan suhu yang tinggi Pino, 1997 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 Manoi.2007.
2.1.4. Perkembangan Teknologi Penggunaan Minyak Nilam
Salah satu kendala yang dialami adalah masih terbatasnya sasaran ekspor minyak nilam karena importir yang membeli minyak nilam Indonesia masih minim. Sejak
munculnya kompetitor baru seperti Philipina dan China, daya saing minyak nilam di pasaran internasional menjadi lebih ketat. Pada-hal saat ini banyak sekali produk hilir
minyak nilam yang muncul baik sebagai bahan kosmetika, aroma terapi, parfum dan obat-obatan. Selama dua dekade sejak tahun enam puluhan, sebagian besar produk
minyak nilam diarahkan sebagai zat pengikat pada industri parfum. Komponen utama dalam minyak nilam yang di-pakai sebagai zat pengikat tersebut
hanya ”pachouli alkohol”. Berdasarkan kenyataan ini, sudah saatnya Indonesia tidak lagi melakukan
ekspor minyak nilam mentah, tetapi harus dilakukan peningkatan nilai tambah dari produk minyak nilam tersebut. Salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah
menyiapkan teknologi pengolahan minyak nilam ditingkat ekportir, sehingga produk yang diekspor kepasaran internasional adalah berupa komponen-komponen minor
lainnya yang sesuai dengan perkembangan industri saat ini.
Universitas Sumatera Utara
Minyak nilam adalah minyak atsiri yang diperoleh dari daun, batang dan cabang nilam dengan cara penyulingan. Minyak yang dihasilkan terdiri dari komponen
bertitik didih tinggi seperti patchouli alkohol, patchoulen, kariofilen dan non patchoulenol yang berfungsi sebagai zat pengikat fixsative Ketaren, 1985. Jenis
minyak nilam bersifat fixsative, oleh karena itu minyak nilam banyak digunakan oleh industri parfum, sabun dan kosmetika atau obat-obatan bahkan juga sebagai pestisida
dan zat aditif pada bahan bakar solar Manoi .2007.
2.2. Biodisel
Sebagian besar kebutuhan energi dunia diperoleh dari minyak bumi petroleum, batubara dan gas bumi dengan pengecualian energi listrik dan energi nuklir.
Bagaimanapun juga sumber-sumber ini sifatnya terbatas dan suatu saat akan habis. Oleh karenanya pencarian alternatif sumber-sumber energi merupakan hal yang
penting. Penggunaan minyak nabati sebagai bahan bakar alternatif untuk mesin diesel menjadi semakin menarik dengan semakin menipisnya sumber-sumber energi dari
minyak bumi. Minyak nabati merupakan sumber energi yang dapat diperbaharui dan potensial dimana kandungan panasnya mendekati bahan bakar petroleum.
Biodiesel adalah bahan bakar nabati yang dibuat dari minyak nabati melalui proses esterifikasi, transesterifikasi. Bahan bakar yang berbentuk cair ini bersifat
menyerupai solar Tabel 2.2, sehingga sangat prospektif untuk dikembangkan. Biodiesel memiliki kelebihan lain dibanding dengan solar, yaitu bahan bakar ramah
lingkungan karena menghasilkan emisi yang jauh lebih baik Free sulpur, Smoke number rendah dengan memanfaatkan salah satu jenis bahan bakunya
RBDPOHanif.2009. RBDPO dihasilkan dari minyak kelapa sawit CPO. Proses pengolahan buahkelapa sawit menjadi CPO dan kemudian dilanjutkan dengan pembuatan RBDPO adalahsebagai
berikut: Minyak kelapa sawit mentah dapat diolah menjadi minyak goreng RBD palm olein dan RBD
Stearin. Dalam proses pengolahan tersebut zat-zat pengotor seperti air, mineral-mineral logam, zat-zat lendir dan asam lemak bebas perlu dihilangkan melaluiproses pemurnian. Demikian juga dalam CPO
Universitas Sumatera Utara
masih terdapat campuran antara gliserida padat dan gliserida cair, maka perlu dilakukan pemisahan secara kristalisasi fraksinasi.
Langkah-langkah proses yang dilakukan untuk RBDPO adalah sebagai berikut: a. Menghilangkan zat-zat lendir gum didalam CPO dalam hal ini dilakukan dengan
penambahan Asam Pospat H
3
PO
4
b. Proses Bleaching pada tahap ini dilakukan pemucatan sekaligus penghilangan mineral- mineral logam pengotor dengan penambahan bahan pemucat bleaching earth
untuk mendapatkan Bleaching Palm Oil untuk mengendapkan zat lendir tersebut dan akan
menghasilkan Degumming Palm Oil
c. Proses Deodorization pada tahap ini dilakukan penghilangan bau sekaligus juga penghilangan asamlemak bebas melalui destilasi vakum. Zat-zat yang bersifat steam
volatile akan keluar bersama asam lemak bebas sehingga sebagai residu dihasilkan Refinery Bleaching Deodorization Palm Oil .
Gambaran potensi tersebut dapat dilihat dari uji performansi dan sifat-sifat fisik biodiesel yang dihasilkan Manurung.2007.Reaksi kimia proses transesterifikasi
trigliserida menjadi metil ester dengan metanol sebagai senyawa pengesterifikasi dengan menggunakan katalis KOH, adalah sebagai berikut:
2HC
O C
R
1
O
HC
O C
R
2
O
2HC
O C
R
3
O
Trigliserida + 3 CH
3
OH 2HC
OH
HC
OH
2HC
OH
Metanol Gliserol
+ R
1
C
O O
CH
3
R
2
C
O O
CH
3
R
3
C
O O
CH
3
Metil Ester
RBDPO
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2 Standar Mutu Biodiesel
Parameter Batas nilai
Metode uji Massa Jenis pada suhu 40
o
Viskositas kinematik pada suhu 40 C Kgm3
850-890 ASTM D1928
o
Angka Setana Min 51
ASTM D613 C
2.3 -6.0 ASTM D445
Titik Nyala Mangkok Tertutup
o
Korosi Bilah Tembaga 3 Jam, 50 C
Min 100 ASTM D 93
o
Air dan Sedimen, -vol Maks 0,05
ASTM D2709 C
Maks No 3 ASTM D130
Temperatur Distilasi , 9 Kadar ester alkil, -b
Maks 96,5 Dihitung
C Maks 360
ASTM D1160
Sumber : Forum Biodiesel Indonesia, 2006
2.3. Bahan Bakar Diesel Solar