Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009.
Gambar 2.4 . Posisi TMA dan TMB Dengan demikian untuk etanol yang mempunyai nilai oktan tinggi,
tekanan hasil pembakarannya benar-benar digunakan untuk mendorong piston melakukan kerja positif. Bioetanol dapat langsung dicampur dengan bensin pada
berbagai komposisi untuk meningkatkan efisiensi dan emisi gas buang yang lebih ramah lingkungan [1].
2. 4 Bioetanol Ramah Lingkungan
Mesin bensin Otto dan diesel adalah dua jenis mesin pembakaran dalam yang paling banyak digunakan di dunia. Baham bakar mesin diesel memiliki
efisiensi lebih tinggi, tetapi mempunyai tingkat polusi sulfur yang tinggi apabila dibandingkan dengan bahan bakar mesin bensin. Etanol yang secara teoritik
memiliki nilai oktan di atas standar maksimal bensin, cocok diterapkan sebagai substitusi sebagian ataupun keseluruhan pada mesin bensin. Terdapat beberapa
karakteristik internal etanol yang menyebabkan penggunaan etanol pada mesin Otto lebih baik daripada bensin. Etanol memiliki angka research octane 108,6 dan
motor octane 89,7 [16]. Angka tersebut terutama research octane melampaui nilai maksimal
yang mungkin dicapai oleh bensin meski setelah ditambahkan aditif tertentu pada bensin. Sebagai catatan, bensin yang dijual Pertamina memiliki angka research
octane 88.
Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009.
Angka oktan pada bahan bakar mesin Otto menunjukkan kemampuannya menghindari terbakarnya campuran udara-bahan bakar sebelum waktunya
self-ignition. Terbakarnya campuran udara-bahan bakar di dalam mesin Otto sebelum waktunya akan menimbulkan fenomena ketuk knocking yang
berpotensi menurunkan daya mesin, bahkan bisa menimbulkan kerusakan serius pada komponen mesin. Selama ini, fenomena ketuk membatasi penggunaan rasio
kompresi perbandingan antara volume silinder terhadap volume sisa yang tinggi pada mesin bensin. Tingginya angka oktan pada etanol memungkinkan
penggunaan rasio kompresi yang tinggi pada mesin Otto. Korelasi antara efisiensi dengan rasio kompresi berimplikasi pada fakta bahwa mesin Otto berbahan bakar
etanol sebagian atau seluruhnya memiliki efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan bahan bakar gasoline Indartono,2005. Untuk rasio
campuran etanol : gasoline mencapai 60 : 40 tercatat peningkatan efisiensi
hingga 10 [12].
Etanol memiliki satu molekul OH dalam susunan molekulnya. Oksigen yang inheren di dalam molekul etanol tersebut membantu penyempurnaan
pembakaran antara campuran udara-bahan bakar di dalam silinder. Ditambah dengan rentang keterbakaran flammability yang lebar, yakni 4,3 – 19 vol
dibandingkan dengan bensin yang memiliki rentang keterbakaran 1,4 – 7,6 vol pembakaran campuran udara-bahan bakar etanol menjadi lebih baik ini dipercaya
sebagai faktor penyebab relatif rendahnya emisi CO dibandingkan dengan pembakaran udara-gasolin, yakni sekitar 4. Etanol juga memiliki panas
penguapan heat of vaporization yang tinggi, yakni 842 kJkg. Tingginya panas penguapan ini menyebabkan energi yang dipergunakan untuk menguapkan etanol
lebih besar dibandingkan gasolin. Konsekuensi lanjut dari hal tersebut adalah temperatur puncak di dalam silinder akan lebih rendah pada pembakaran etanol
dibandingkan dengan gasolin. Rendahnya emisi NO, yang dalam kondisi atmosfer akan membentuk NO
2
yang bersifat racun, dipercaya sebagai akibat relatif rendahnya temperatur puncak pembakaran etanol di dalam silinder. Pada rasio
kompresi 7, penurunan emisi NOx tersebut bisa mencapai 33 dibandingkan terhadap emisi NOx yang dihasilkan pembakaran gasolin pada rasio kompresi
yang sama. Dari susunan molekulnya, etanol memiliki rantai karbon yang lebih
Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009.
pendek dibandingkan bensin, rumus molekul etanol adalah C
2
H
5
OH, sedangkan gasolin memiliki rantai C
6
-C
12
dengan perbandingan antara atom H dan C adalah 2:1. Pendeknya rantai atom karbon pada etanol menyebabkan emisi UHC pada
pembakaran etanol relatif lebih rendah dibandingkan dengan gasolin, yakni berselisih hingga 130 ppm. Penggunaan etanol sebagian atau seluruhnya pada
mesin Otto, positif menyebabkan kenaikan efisiensi mesin dan turunnya emisi CO, NOx, dan UHC dibandingkan dengan penggunaan gasolin [17].
Namun perlu dicatat bahwa emisi aldehida lebih tinggi pada penggunaan etanol, sepeti yang ditunjukkan pada Tabel 2.3. Meskipun demikian bahaya emisi
aldehida terhadap lingkungan lebih rendah daripada berbagai bahaya emisi yang ditimbulkan dari pembakaran premium.
Tabel 2.3 Perbandingan Emisi Bahan Pencemar dari Campuran Bioetanol dan Premium
Emisi E10
E85 Carbon Monoxide CO
Berkurang 25-30 Berkurang 40-60
Carbo Dioxide CO2 Berkurang 10
Berkurang 14-102 Nitrogen Oxides
Berkurang 5 Berkurang 30
Voltile Organic Compound VOCs Berkurang 7
Berkurang 30 lebih Sulfur Dioxides
Beberapa pengurangan Berkurang sampai 80
Particulates Beberapa pengurangan
Berkurang 20 Aldehydes
Meningkat 30-50 Tidak cukup data
Aromatic benzene dan butadiene Beberapa pengurangan
Berkurang lebih 50 Sumber: www.renewableenergypartners.org
Selain itu, pada prinsipnya emisi CO
2
yang dihasilkan pada pembakaran etanol juga akan dipergunakan oleh tumbuhan penghasil etanol tersebut. Sehingga
berbeda dengan bahan bakar fosil, pembakaran etanol tidak menciptakan sejumlah CO
2
baru ke lingkungan [37].
Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009.
Gambar 2.5 Daur ulang karbondioksida pada siklus bioetanol Sheehan, 1998.
Di Indonesia, bensin yang dijual masih mengandung timbal TEL sebesar 0,3 gL serta sulfur 0,2 berat, penggunaan etanol jelas lebih baik dari bensin.
Seperti diketahui, TEL adalah salah satu zat aditif yang digunakan untuk meningkatkan angka oktan bensin dan zat ini telah dilarang di berbagai negara di
dunia karena sifat racunnya. Etanol murni akan bereaksi dengan karet dan plastik. Oleh karena itu, etanol murni hanya bisa digunakan pada mesin yang telah
dimodifikasi. Dianjurkan untuk menggunakan karet fluorokarbon sebagai pengganti komponen karet pada mesin Otto konvensional. Selain itu, molekul
etanol yang bersifat polar akan sulit bercampur secara sempurna dengan gasolin yang relatif non-polar, terutama dalam kondisi cair. Oleh karena itu, modifikasi
perlu dilakukan pada mesin yang menggunakan campuran bahan bakar etanol- gasolin agar kedua jenis bahan bakar tersebut bisa tercampur secara merata di
dalam ruang bakar. Salah satu inovasi pada permasalahan ini adalah pembuatan karburator tambahan khusus untuk etanol. Pada saat langkah hisap, uap etanol dan
gasolin akan tercampur selama perjalanan dari karburator hingga ruang bakar memberikan tingkat pencampuran yang lebih baik [18].
Ronny Z. P. Situmeang : Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol Gasohol Be-25 Dan Be-30, 2009.
2.5 Motor Bensin
