PENGARUH VARIASI KOMPOSISI, JENIS AIR, KONDISI AKTIVASI DAN CARA PEMBUATAN ARANG DARI ADSORBEN ARANG SEKAM TERHADAP PRESTASI MESIN DAN KANDUNGAN EMISI GAS BUANG SEPEDA MOTOR KARBURATOR 4-LANGKAH

ABSTRACT

THE EFFECT OF VARIATION OF COMPOSITION, TYPE OF WATER, ACTIVATION CONDITIONS, AND MAKING CHARCOAL ADSORBENT

ON ENGINE PERFORMANCE AND EXHAUST GAS EMISSIONS OF 4- STROKE CARBURETOR MOTORCYCLE

BY

DIAN EKA PRATAMA

The fuel crysis is one of problems faced by the world and Indonesia today. To reduce vehicles fuel consumption, it can be done by utilizing the abundant natural resources especially in the province of Lampung by using charcoal from rice husk pellets . This study aimed to examine the influence of variations in composition, type of water, the activation conditions, and type of husk charcoal making, on engine performance and exhaust emissions of 4- stroke petrol engine. The research was carried out with several variations of the test. The road test constantly with 50 km/h for 5.7 km, the acceleration test from 0 km/h until 80 km/h ( with gearshift ), stationary at 1000, 3000 , and 5000 rpm, and the exhaust emissions at 1000 and 3000 rpm by using charcoal pellets and without charcoal pellets. Charcoal pellets used in this study were 10 mm in diameter and a thickness of 3 mm with mass of 32 gram. Charcoal pellets were packed in a frame and placed in the air filter of 110 cc motorcycle. The variation of compositions used in this study was divided into 3. They were A18 (18 % water, 11 % tapioka

and 71 % charcoal), A28 (28 % water, 11 % tapioka and 61 % charcoal) and A38

(38 % water, 11 % tapioka and 51 % charcoal). The type of water in the mixture of making pellet was aquades and the best zeolite water immersion results. The variations of activation conditions were at temperature 1500C and 1750C and the activation times were 1 hour and 2 hour. The variations of making charcoal adsorbent divided into 2 way, the roasted and the drum kiln burning stirred.

In this study, the best composition mixture in making of charcoal pellet was A18 ( 18 % water, 11 % tapioka and 71 % charcoal ), the efficient use of water in

the mixture of pellet making charcoal is the best zeolite water immersion results (H12Z20) with immersion time of 6 hours and 20% of the mass of zeolite water

volume, while the best activation conditions is at a temperature of 1500C and the activation time of 2 hours. The best way of making charcoal is by using stirred

reduce levels of CO and HC by 85,71% at 37,45% as well as increasing levels of CO2 by 6,70%.

Key words :Engine performance, rice hulk charcoal pellets, charcoal adsorbent pellets, exhaust emissions.

ABSTRAK

PENGARUH VARIASI KOMPOSISI, JENIS AIR, KONDISI AKTIVASI DAN CARA PEMBUATAN ARANG DARI ADSORBEN _{ARANG SEKAM}

TERHADAP PRESTASI MESIN DAN KANDUNGAN EMISI GAS BUANG SEPEDA MOTOR KARBURATOR 4-LANGKAH

Oleh

DIAN EKA PRATAMA

Krisis BBM merupakan salah satu permasalahan yang sedang dihadapi dunia maupun Indonesia saat ini. Untuk menurunkan konsumsi BBM kendaraan bermotor dapat dikurangi dengan memanfaatkan potensi Sumber Daya Alam yang melimpah khususnya di Provinsi Lampung yaitu menggunakan pelet arang dari sekam padi. Penelitian ini bertujuan untuk melihat pengaruh variasi komposisi, jenis air, kondisi aktivasi, dan cara pembuatan arang sekam terhadap prestasi mesin dan emisi gas buang motor bensin karburator 4-langkah.

Penelitian ini dilakukan dengan beberapa variasi pengujian yaitu pengujian berjalan dengan kecepatan konstan 50 km/jam pada jarak 5,7 km, Pengujian akselerasi dari keadaan diam sampai menempuh kecepatan 0-80 km/jam (dengan perpindahan gigi), pengujian stasioner pada putaran 1000, 3000, dan 5000 rpm, serta pengujian emisi gas buang pada putaran 1000 dan 3000 rpm dengan menggunakan pelet arang dan tanpa pelet arang. Pelet arang yang digunakan dalam penelitian ini berdiameter 10 mm dan tebal 3 mm dengan massa seberat 32 gram. Pelet arang tersebut dikemas dalam suatu frame dan diletakkan di dalam saringan udara (filter) dengan kendaraan uji sepeda motor 110 cc. Variasi komposisi yang digunakan pada penelitian ini terbagi 3 yaitu A18 (18% air,11%

tapioka,dan 71% arang sekam), A28 (12% air,11% tapioka,dan 61% arang sekam),

dan A38 (38% air,11% tapioka,dan 51% arang sekam). Sedangkan jenis air yang

dibandingkan dalam campuran pembuatan pelet adalah air aquades dan air hasil perendaman zeolit. Variasi kondisi aktivasi yang diberikan pada penelitian ini adalah pada temperatur 1500C dan 1750C serta waktu aktivasi 1 dan 2 jam. Variasi cara pembuatan arang sekam terbagi menjadi dua yaitu dengan cara sangrai dan pemakaran di dalam drum kiln berpengaduk.

Dalam penelitian ini, komposisi campuran terbaik dalam pembuatan pelet arang adalah A18 (18% air, 11% tapioka dan 71% arang), sedangkan air yang efisien

digunakan dalam campuran pembuatan pelet arang adalah air hasil perendaman zeolit terbaik (H12Z20) dengan waktu perendaman selama 12 jam dan massa zeolit

bakar sebesar 15,72% pada road test, mempercepat waktu tempuh selama 7,02% serta menghemat konsumsi bahan bakar hingga 18,55% pada pengujian stasioner. Penggunaan pelet arang sekam juga terbukti dapat mereduksi emisi gas buang kendaraan bermotor yaitu CO sebesar 85,71% dan HC sebesar 37,45% serta meningkatkan kadar CO2 sebesar 6,70%.

Kata kunci : Prestasi mesin, Arang sekam padi, adsorben pelet arang, emisi gas buang.

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Krisis energi merupakan salah satu permasalahan yang dihadapi oleh dunia maupun Indonesia. Kementerian Riset dan Teknologi mencatat bahwa produksi minyak Nasional 0,9 juta barel per hari, sementara konsumsi minyak Nasional 1,3 juta barel per hari. Sehingga per harinya Negara Indonesia mangalami devisit sekitar 0,4 juta barel per hari yang ditutupi dengan mengimpor minyak dari Timur Tengah (Antara News, 2011). Hal ini mengakibatkan krisis energi yang sangat hebat.

Badan Pusat Statistik mencatat jumlah kendaraan bermotor pada tahun 2010 mencapai 76.907.127 (BPS, 2012a). Dengan jumlah kendaraan yang begitu banyak maka kebutuhan akan bahan bakar pun akan meningkat. Bahan bakar minyak (BBM) yang dipasok oleh pertamina ke SPBUpun tidak sangup menampung kebutuhan BBM yang diperlukan oleh kendaraan bermotor, akibatnya banyak sekali terjadi antrean yang begitu panjang yang terjadi di SPBU akibat kurangnya pasokan BBM. Selain itu yang tidak kalah pentingnya adalah tingkat polusi udara yang sangat tinggi yang diakibatkan oleh kendaraan bermotor. Hal ini sangat mengkhawatirkan karena Indonesia menjadi Negara dengan tingkat polusi udara tertinggi ke tiga di dunia

(kompasiana, 2011). Perlu adanya solusi yang tepat dan efisien untuk menanggulangi permasalahan yang terjadi sekarang ini.

Salah satu solusi yang dapat dilakukan untuk menghemat bahan bakar sekarang ini adalah dengan memaksimalkan udara 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 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). Di alam bebas, jumlah molekul gas nitrogen memiliki jumlah terbesar ( 78% ) dibanding jumlah oksigen ( 21% ), sedang 1% lainnya adalah uap air dan kandungan gas lainnya. Hal ini jelas menggangu proses pembakaran karena nitrogen dan uap air akan mengambil panas di ruang bakar, yang menyebabkan pembakaran tidak sempurna.

Agar pembakaran sempurna pada kendaraan bermotor dapat terjadi, maka diperlukan penyaring udara yang tidak hanya dapat menyaring partikel-partikel debu ataupun kotoran-kotoran yang terlihat oleh mata tetapi juga dapat berfungsi sebagai adsorben yang dapat menyaring gas-gas yang tidak dibutuhkan pada proses pembakaran seperti nitrogen dan uap air agar dapat menghasilkan udara pembakaran yang kaya oksigen. Salah satu penyaring

udara yang dapat digunakan adalah penyaring udara yang terbuat dari bahan yang dapat menyerap gas-gas tersebut seperti zeolit atau karbon (arang).

Karbon (arang aktif) mempunyai sifat yang mampu menyerap air dan nitrogen. Luas permukaan arang aktif berkisar antara 300-3500 m2/g dan ini berhubungan dengan struktur pori internal yang menyebabkan arang aktif mempunyai sifat sebagai adsorben. karbon aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif, tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan. Daya serap arang aktif sangat besar, yaitu 25-100% terhadap berat arang aktif. Karbon aktif bersifat sangat aktif dan akan menyerap apa saja yang kontak dengan karbon tersebut. (http://www.purewatercare.com/karbon_aktif.php).

Keberadaan air di dalam karbon berkaitan dengan sifat higroskopis dari arang, dimana umumnya arang memiliki sifat afinitas yang besar terhadap air. Arang aktif mampu menyerap uap air dalam jumlah yang sangat besar. Sifat yang sangat higroskopis inilah, sehingga arang aktif digunakan sebagai adsorben (Ikawati, 2002).

Arang dapat diproduksi dari berbagai material, seperti kayu, tempurung kelapa, serbuk gergaji, dan sekam padi. Arang sekam (sekam padi) merupakan limbah hasil pertanian yang ketersediaannya sangat melimpah di Indonesia, khususnya di Sumatera dan Propinsi Lampung. Pada tahun 2011, Badan Pusat Statistik Propinsi Lampung mencatat bahwa hasil produksi padi yang dihasilkan oleh Propinsi Lampung adalah sebanyak 2,94 juta ton padi. 25 persen dari berat padi tersebut akan menjadi sekam padi, sehingga

produksi sekam padi di Propinsi Lampung adalah sebanyak 700.000 ton per tahun ( LDA, 2012 ).

Arang aktif (arang sekam) memiliki kemampuan yang sangat kuat dalam menarik air (Harian Suara Merdeka, 2002, Walker, 2011, dan Yunghans, 2010), bahkan mampu juga menyerap Nitrogen (Wikipedia, 2012), sehingga proses pembakaran dapat berlangsung lebih baik.Kemampuan arang aktif ini dalam meningkatkan kualitas proses pembakaran juga telah dibuktikan oleh Siregar (2011). Dalam pengujian yang dilakukan oleh Siregar, pemanfaatan arang sekam pada sepeda motor mampu menghemat konsumsi bahan bakar sebesar 8,95 % pada pengujian stasioner putaran 1000 rpm dan menghemat 42,1% pada pengujian road test kecepatan rata-rata 40 km/jam dengan jarak tempuh 5 km. Akan tetapi, pada pengujian Siregar ini, masih menggunakan aquades dalam pembuatan pelet arang sekam, kondisi aktivasi 150 oC – 1 jam, dan komposisi campuran arang aktif (51%), tepung tapioka (11%), dan air aquades (38%). Oleh karena itu, penulis ingin mengkaji tentang pengaruh variasi jenis air, kondisi aktivasi, dan komposisi campuran untuk memperoleh nilai yang optimum.

B. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari pelaksanaan dan penulisan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Memanfaatkan sekam padi sebagai adsorben yang mampu menghemat konsumsi bahan bakar dan mereduksi emisi gas buang.

2. Mengetahui metode karbonisasi yang baik dalam pembuatan arang sekam (menggunakan pembakaran di dalam tungku dan cara sangrai).

3. mengetahui jenis air yang paling efisien digunakan sebagai komposisi dalam pembuatan pelet arang sekam.

4. mendapatkan temperatur dan waktu aktivasi yang optimal.

5. mendapatkan komposisi arang sekam, tapioka dan air yang terbaik.

C. Batasan Masalah

Adapun batasan masalah yang diberikan agar pembahasan dari hasil yang diperoleh lebih terarah adalah sebagai berikut :

1. Mesin yang digunakan dalam penelitian ini ialah sepeda motor bensin 4 langkah (110 cc), kondisi standar pabrik, dan telah dilakukan tune up atau servis ringan rutin sebelum pengujian dilakukan.

2. Diameter arang sekam padi yang diuji adalah sebesar 10 mm dengan ketebalan 3 mm.

3. Pengujian performa motor bensin 4-langkah dilakukan dengan “Road Test” menggunakan parameter kecepatan, putaran mesin, akselerasi, waktu tempuh dan konsumsi bahan bakar.

4. Cara berkendara, termasuk perpindahan perseneling dan bukaan gas dalam kondisi yang sama.

5. Proses pembuatan arang sekam padi dibuat dengan menggunakan dua cara yaitu :

sebagai tempat pembakaran. Gas LPG digunakan sebagai sumber energi panas.

b. dengan cara di sangrai. Caranya, sekam padi diletakkan di atas wajan yang telah ditempatkan di atas kompor. Selanjutnya sekam disangrai sambil diaduk sampai menjadi arang.

6. Nilai variasi komposisi campuran, jenis air dan kondisi aktivasi terbaik yang dipilih adalah nilai terbaik dari variabel pengujian yang telah ditentukan.

D. Sistematika Penulisan

Adapun sistem penulisan dari penelitian ini ialah: BAB I : PENDAHULUAN

Terdiri dari latar belakang, tujuan, batasan masalah, dan sistematika penulisan dari penelitian ini.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Berisikan tentang motor bakar dan jenis-jenis motor bakar,proses pembakaran, parameter prestasi motor bensin 4-langkah, sekam padi, arang aktif, cara dan metode pembuatan arang sekam, penyaringan air dengan zeolit dan filter udara.

BAB III : METODE PENELITIAN

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

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 LAMPIRAN

II. TINJAUAN 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. Berdasarkan jenis bahan bakar yang digunakan pada umumnya, Motor bakar dibedakan menjadi dua yaitu motor bensin dan motor diesel (Wardono, 2004).

1. Motor Bensin

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.

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

0 1 3

2

4

Volume spesifik, v

T

e

ka

n

an

, P

TMB TMA

campuran tersebut terbakar habis seketika dan menimbulkan kenaikan suhu dalam ruang bakar.

Prinsip kerja motor bensin 4-langkah dapat dilihat pada gambar di bawah ini (Heywood,1998 dalam siregar,2011):

Gambar 1. Prinsip Kerja Motor Bensin 4-langkah

Gambar 1. Prinsip Kerja Motor Bensin 4-langkah

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 Batang

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 bakar diesel dikenal juga sebagai motor bakar penyalaan kompresi (compression ignition engines). Berbeda halnya dengan motor bakar bensin yang menggunakan busi untuk dapat melangsungkan proses pembakaran bahan bakar di dalam silinder, pada motor bakar diesel ini proses penyalaan dapat terjadi dengan sendirinya (tanpa energi tambahan dari busi). Proses pembakaran dapat terjadi di dalam silinder motor bakar diesel ini karena bahan bakar solar yang akan dikontakkan dengan udara terkompresi bertemperatur dan bertekanan sangat tinggi di dalam silinder, dimasukkan dengan cara disemprotkan pada tekanan tinggi, sehingga dihasilkan butir-butir bahan bakar yang sangat halus. Akibanya panas yang terkandung atau panas yang diberika oleh udara terkompresi tadi dapat membakar butir-butir halus bahan bakar ini. Oleh karena itu, pada motor bakar diesel ini tidak dipergunakan busi untuk memantik bahan bakar agar terbakar, seperti halnya pada motor bakar bensin. (Arismunandar, Wiranto dan Koichi Tsuda, 1976 dalam siregar,2011).

B. PROSES PEMBAKARAN

Proses pembakaran adalah suatu reaksi kimia antara unsur-unsur bahan bakar tertentu yakni hidrogen dan karbon bergabung dengan oksigen yang memerlukan panas awal pembakaran, reaksi berlangsung sangat cepat, untuk menghasilkan energi panas yang jauh lebih besar dan menyebabkan meningkatnya temperatur dan tekanan gas pembakarannya. Kondisi yang dibutuhkan untuk terjadinya proses pembakaran yaitu adanya unsur-unsur

yang dapat terbakar tadi (hidrogen- karbon dan oksigen) dan teknik untuk mengawali proses pembakaran. Pada motor bensin, campuran bahan bakar-udara yang hampir homogen dibentuk di dalam karburator dan terbakar di dalam ruang bakar pada saat piston hampir mencapai akhir langkah kompresi. Sedangkan pada motor diesel, udara terlebih dahulu dikompresikan, baru setelahnya di akhir langkah kompresi bahan bakar dinjeksikan ke udara terkompres tadi. Proses pembakaran dari campuran bahan bakar-udara di dalam ruang bakar merupakan salah satu proses yang mengontrol daya mesin, efisiensi, dan emisinya (Ganesan, 1996 dalam siregar,2011).

Ada beberapa hal yang mempengaruhi efisiensi bahan bakar, emisi gas buang, dan daya output yang dihasilkan oleh motor bakar, diantaranya sifat bahan bakar, perbandingan udara/ bahan bakar operasi, penggunaan aditif, sistem dan spark timing, geometri ruang bakar, besarnya turbulensi campuran, dan komposisi campurannya (kondisi udara pembakaran), sebagaimana dilaporkan oleh Ganesan (1996), dan Herry Wardono (2004).

Kondisi udara pembakaran (udara yang terhisap masuk ke dalam ruang bakar) memainkan peranan yang sangat penting dalam menghasilkan prestasi motor yang tinggi. Kondisi udara pembakaran yang dimaksudkan disini, bisa merupakan temperatur dan tekanan udara masuknya, dan bisa juga bersih atau tidaknya udara pembakaran ini dari unsur-unsur selain oksigen, seperti gas nitrogen, uap air, dan gas lain. Pada proses pembakaran di dalam motor bensin dan diesel, oksigen adalah satu-satunya unsur yang diperlukan untuk membakar unsur-unsur bahan bakar ini, yaitu molekul karbon dan hidrogen.

Adanya unsur-unsur lain selain oksigen, seperti nitrogen, uap air, dan gas lain di dalam udara pembakaran hanya akan menurunkan prestasi dari motor itu sendiri, karena panas yang dikandung oleh campuran udara-bahan bakar di dalam ruang bakar selama langkah kompresi sebagian akan diserap oleh unsur-unsur pengganggu ini. Akibatnya, panas yang diberikan untuk membakar bahan bakar semakin menurun. Penurunan panas campuran udara-bahan bakar akan menyebabkan udara-bahan bakar terbakar lebih lama, dan yang lebih parah lagi sebagian bahan bakar tidak akan terbakar, dikarenakan kurangnya panas yang disuplai untuk terjadinya proses pembakaran bahan bakar di dalam ruang bakar. Hal ini tentunya akan menurunkan daya output yang dihasilkan dan borosnya pemakaian bahan bakar oleh motor bakar tersebut. Arang aktif (arang sekam) memiliki kemampuan yang sangat kuat dalam menarik air (Harian Suara Merdeka, 2002, Walker, 2011, dan Yunghans, 2010), bahkan mampu juga menyerap Nitrogen (Wikipedia, 2012), sehingga tepat digunakan sebagai adsorben udara pembakaran untuk memperkaya oksigen dalam udara.

Berikut ini merupakan contoh reaksi kimia bahan bakar hidrokarbon Octane C8H18 ( bahan bakar premium) untuk proses pembakaran sempurna :

C8H18 + 12,5 ( O2 + 3,76 N2 )  8 CO2 + 9 H2O + 47 N2

Dari reaksi kimia di atas, terlihat bahwa nitrogen tidak ikut bereaksi, dan bila oksigen yang tersedia kurang maka produk CO2 yang terbentuk juga akan

lebih sedikit, dan akibatnya akan terbentuk gas lain seperti CO dalam produk pembakaran. Terbentuknya gas CO dan sedikitnya terbentuk gas CO2 dalam

(prestasi mesin menurun). Hal ini disebabkan oleh panas pembentukan gas CO2 (hf = - 393,5 kJ) lebih besar daripada panas pembentukan gas CO (hf

= - 110,5 kJ), sebagaimana reaksi kimia berikut (Ganesan, 1996) : Reaksi Cukup Oksigen : C + O2  CO2 + 393,5 kJ

Reaksi Kurang Oksigen : C + ½ O2  CO + 110,5 kJ

Reaksi pembakaran di atas menunjukkan pentingnya peran dari kondisi udara yang memasuki ruang bakar. Udara yang bersih (yang mengandung cukup oksigen) akan melepaskan panas lebih dari tiga kali panas yang dilepaskan oleh udara yang masih mengandung pengotor (unsur pengganggu).

C. PARAMETER PRESTASI MOTOR BENSIN 4-LANGKAH

Prestasi mesin biasanya dinyatakan dengan efisiensi thermal, th. 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 menunjukkan daya output yang berguna untuk menggerakkan sesuatu atau beban. Sedangkan pemakaian bahan bakar spesifik engkol menunjukkan 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 :

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.

D. SEKAM PADI

Sekam padi merupakan lapisan keras yang meliputi kariopsis yang terdiri dari dua belahan yang disebut lemma dan palea yang 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. Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam sekitar 20-30% dari bobot gabah (Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, 2009).

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%, sedangkan menurut DTC-IPB sekam padi memiliki komposisi karbon (zat arang) 1,33%, dan silika 16,98%. Dengan komposisi kimia tersebut, sekam padi dapat dimanfaatkan sebagai bahan dasar pembuat arang sekam yang memiliki manfaat untuk berbagai keperluan diantaranya: dapat digunakan sebagai penghilang warna, bau, dan rasa yang tidak enak serta penyerap senyawa nitrogen dan lyophilic colloids yang akan membantu menyempurnakan proses penyaringan dan akan mengurangi busa yang timbul pada proses penguapan (Alfathoni, 2002), juga mampu menyerap moisture (Walker, 2011, dan Yunghans, 2010).

Gambar 3. Sekam Padi

Sekam padi memiliki komponen utama seperti selulosa (31,4 – 36,3 %), hemiselulosa (2,9 – 11,8 %) , dan lignin (9,5 – 18,4 %) (Champagne, 2004). Selulosa dan hemiselulosa adalah suatu polisakarida yang dapat dipecah menjadi monosakarida untuk selanjutnya dapat dimanfaatkan untuk produksi senyawa-senyawa yang berguna, salah satunya adalah etanol.

Dengan komposisi kandungan kimia yang dimiliki sekam padi, sekam dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan di antaranya:

1. sebagai bahan baku pada industri kimia, terutama kandungan zat kimia furfural yang dapat digunakan sebagai bahan baku dalam berbagai industri kimia.

2. 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 industry bata merah.

3. sebagai sumber energy panas pada berbagai keperluan manusia, kadar selulosa yang cukup tinggi dapat memberikan pembakaran yang merata dan stabil.

Sekam memiliki kerapatan jenis (bulk density) 125 kg/m3, dengan nilai kalori 1 kg sekam sebesar 3300 k. kalori. Menurut Houston (1972) sekam memiliki bulk density 0,100 g/ ml, nilai kalori antara 3300-3600 k. kalori/kg sekam dengan konduktivitas panas 0,271 BTU.

E. ARANG AKTIF

Arang aktif merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85%-95% karbon, dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi (400°C-1000°C). (Rachmawati, 2004).Ketika pemanasan berlangsung, diusahakan agar tidak terjadi kebocoran udara di

dalam ruangan pemanasan sehingga bahan yang mengandung karbon tersebut hanya terkarbonisasi dan tidak teroksidasi.

Perbedaan mendasar arang dengan arang aktif adalah bentuk pori-porinya . Pori-pori arang aktif lebih besar dan bercabang serta berbentuk zig-zag. Arang aktif bersifat multifungsi, selain media meningkatkan kualitas lingkungan juga pori-porinya sebagai tempat tinggal ideal bagi mikroba termasuk mikroba pendegradasi sumber pencemar seperti residu pestisida dan logam berat tertentu (Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian,2009).

Gambar 4. Struktur pori dari arang (a) dan arang aktif (b)

Keunggulan arang aktif adalah kapasitas dan daya serapnya yang besar, karena struktur pori dan keberadaan gugus fungsional kimiawi di permukaan arang aktif seperti C=O, C2-, dan C2H-. Kualitas arang aktif ditunjukkan

dengan nilai daya serap Iod, dimana berdasarkan ketetapan dari SNI 06-3730-1995 arang aktif dinilai berkualitas bilamana nilai daya serap Iodnya mendekati 750 mg/g (Harsanti et al., 2010).

Berbagai macam bahan baku dapat digunakan untuk menghasilkan arang aktif yaitu bahan yang mengandung karbon, antara lain berbagai jenis kayu, serbuk gergaji, kulit atau biji buah-buahan, batu bara, tongkol jagung, tempurung kelapa, sekam padi dan lain-lain. Dari semua bahan baku ini ada kalanya dapat langsung diproses sebagai arang aktif dan ada pula yang melalui proses aktivasi. Cara mengaktifkan yaitu dngan memakai gas pengoksidasi seperti udara atau karbondioksida dan karbonasi bahan baku dengan memakai pelarut kimia seperti seng klorida atau asam fosfat. (Kusnaedi, 2010 dalam siregar, 2011)

Hasil pembakaran sekam padi dapat menghasilkan arang yang dinamakan arang sekam padi, dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan diantaranya sebagai bahan baku untuk industri kimia, bahan bangunan, sebagai adsorben logam-logam berat seperti Pb, Cd, Cr, Fe dalam air (http://Penggunaan-arang-sekam-padi.htmL.aditbayore.blogspot.com). Daya serap arang sekam ditentukan oleh luas permukaan partikel dan kemampuan ini dapat menjadi lebih tinggi jika terhadap arang tersebut dilakukan aktivasi dengan aktif faktor bahan-bahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur tinggi. Dengan demikian, arang akan mengalami perubahan sifat-sifat fisika dan kimia. Arang yang demikian disebut sebagai arang aktif.

Luas permukaan arang aktif berkisar antara 300-3500 m2/g dan ini berhubungan dengan struktur pori internal yang menyebabkan arang aktif mempunyai sifat sebagai adsorben. Arang aktif dapat mengadsorbsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat adsorbsinya selektif, tergantung pada besar atau volume poripori dan luas permukaan. Daya serap arang aktif sangat besar, yaitu 25-100% terhadap berat arang aktif.

Keaktifan daya menyerap dari karbon aktif ini tergantung dari jumlah senyawa kabonnya yang berkisar antara 85 % sampai 95% karbon bebas. Karbon aktif yang berwarna hitam, tidak berbau, tidak terasa dan mempunyai daya serap yang jauh lebih besar dibandingkan dengan kabon aktif yang belum menjalani proses aktivasi, serta mempunyai permukaan yang luas, yaitu memiliki luas antara 300 sampai 2000 m/gram. Karbon aktif ini mempunyai dua bentuk sesuai ukuran butirannya, yaitu karbon aktif bubuk dan karbon aktif granular (butiran). Karbon aktif bubuk ukuran diameter butirannya kurang dari atau sama dengan 325 mesh. Sedangkan karbon aktif granular ukuran diameter butirannya lebih besar dari 325 mesh.

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 adsorbsi gas nitrogen). Biasanya pengaktifan hanya bertujuan untuk

memperbesar luas permukaannya saja, namun beberapa usaha juga berkaitan dengan meningkatkan kemampuan adsorbsi arang itu sendiri. (http://id.wikipedia.org/wiki/Karbon_aktif).

Arang aktif dibagi atas 2 tipe, yaitu arang aktif sebagai pemucat dan sebagai penyerap uap. Arang aktif sebagai pemucat, biasanya berbentuk powder yang sangat halus, diameter pori mencapai 1000 Å, digunakan dalam fase cair, berfungsi untuk memindahkan zat-zat pengganggu yang menyebabkan warna dan bau yang tidak diharapkan, membebaskan pelarut dari zat-zat pengganggu dan kegunaan lain yaitu pada industri kimia dan industri baju. Diperoleh dari serbuk-serbuk gergaji, ampas pembuatan kertas atau dari bahan baku yang mempunyai densitas kecil dan mempunyai struktur yang lemah. Arang aktif sebagai penyerap uap, biasanya berbentuk granular atau pellet yang sangat keras diameter pori berkisar antara 10-200 Å, tipe pori lebih halus, digunakan dalam fase gas, berfungsi untuk memperoleh kembali pelarut, katalis, pemisahan dan pemurnian gas. Diperoleh dari tempurung kelapa, tulang, batu bata atau bahan baku yang mempunyai struktur keras. Sehubungan dengan bahan baku yang digunakan dalam pembuatan arang aktif untuk masing-masing tipe, pernyataan di atas bukan merupakan suatu keharusan. Karena ada arang aktif sebagai pemucat diperoleh dari bahan yang mempunyai densitas besar, seperti tulang. Arang tulang tersebut, dibuat dalam bentuk granular dan digunakan sebagai pemucat larutan gula. Demikian juga dengan arang aktif yang digunakan sebagai penyerap uap dapat diperoleh dari bahan yang mempunyai densitas kecil, seperti serbuk gergaji.

Proses aktivasi merupakan hal yang penting diperhatikan di samping bahan baku yang digunakan. Proses aktivasi merupakan hal yang penting diperhatikan di samping bahan baku yang digunakan. Yang dimaksud dengan aktivasi adalah suatu perlakuan terhadap arang yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifat, baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorbsi.

Metode aktivasi yang umum digunakan dalam pembuatan arang aktif adalah sebagai berikut:

1. Aktivasi Kimia: proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan pemakaian bahan-bahan kimia.aktivator yang digunakan adalah bahan-bahan kimia seperti: hidroksida logam alkali garam-garam karbonat, klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah dan khususnya ZnCl2 asam-asam anorganik seperti H2SO4 dan H3PO4.

2. Aktivasi Fisika: proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan panas, uap dan CO2.

Cheremisinoff dan A. C. Moressi (1978), mengemukakan bahwa pembuatan arang terdiri dari tiga tahap yaitu:

1. Dehidrasi: proses penghilangan air. Bahan baku dipanaskan sampai temperatur 170 °C.

2. Karbonisasi: pemecahan bahan-bahan organik menjadi karbon. Temperatur di atas 170°C akan menghasilkan CO, CO2 dan asam asetat.

Pada temperatur 275°C, dekomposisi menghasilkan tar, metanol dan hasil sampingan lainnya. Pembentukan karbon terjadi pada temperatur 400°C-600°C.

3. Aktivasi: dekomposisi tar dan perluasan pori-pori. Dapat dilakukan dengan uap atau CO2 sebagai aktivator.

Sifat arang yang paling penting adalah daya serap. Dalam hal ini, ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap adsorbsi arang, yaitu:

1. Sifat Adsorben

Arang yang merupakan adsorben adalah suatu padatan berpori, yang sebagian besar terdiri dari unsur karbon bebas dan masing-masing berikatan secara kovalen. Dengan demikian, permukaan arang bersifat non polar. Selain komposisi dan polaritas, struktur pori juga merupakan faktor yang penting diperhatikan. Struktur pori berhubungan dengan luas permukaan, semakin kecil pori-pori arang, mengakibatkan luas permukaan semakin besar. Dengan demikian kecepatan adsorbsi bertambah. Untuk meningkatkan kecepatan adsorbsi, dianjurkan agar menggunakan arang yang telah dihaluskan. Jumlah atau dosis arang yang digunakan, juga diperhatikan.

2. Sifat Serapan

Banyak senyawa yang dapat diadsorbsi oleh arang, tetapi kemampuannya untuk mengadsorbsi berbeda untuk masing-masing senyawa. Adsorbsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran molekul serapan dari

sturktur yang sama. Adsorbsi juga dipengaruhi oleh gugus fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan rangkap, struktur rantai dari senyawa serapan.

3. Temperatur

Dalam pemakaian arang dianjurkan untuk menyelidiki temperatur pada saat berlangsungnya proses. Karena tidak ada peraturan umum yang bisa diberikan mengenai temperatur yang digunakan dalam adsorbsi. Faktor yang mempengaruhi temperatur proses adsoprsi adalah viskositas dan stabilitas termal senyawa serapan. Jika pemanasan tidak mempengaruhi sifat-sifat senyawa serapan, seperti terjadi perubahan warna maupun dekomposisi, maka perlakuan dilakukan pada titik didihnya. Untuk senyawa volatil, adsorbsi dilakukan pada temperatur kamar atau bila memungkinkan pada temperatur yang lebih kecil.

4. pH (Derajat Keasaman)

Untuk asam-asam organik adsorbsi akan meningkat bila pH diturunkan, yaitu dengan penambahan asam-asam mineral. Ini disebabkan karena kemampuan asam mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik tersebut. Sebaliknya bila pH asam organik dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorbsi akan berkurang sebagai akibat terbentuknya garam.

5. Waktu Kontak

Bila arang ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan waktu untuk mencapai kesetimbangan. Waktu yang dibutuhkan berbanding terbalik dengan jumlah arang yang digunakan. Selain ditentukan oleh dosis arang,

pengadukan juga mempengaruhi waktu singgung. Pengadukan dimaksudkan untuk memberi kesempatan pada partikel arang untuk bersinggungan dengan senyawa serapan. Untuk larutan yang mempunyai viskositas tinggi, dibutuhkan waktu singgung yang lebih lama (Sembiring, 2003).

F. CARA PEMBUATAN ARANG SEKAM

Sebenarnya ada beberapa cara pembuatan arang sekam, namun yang paling sering digunakan dalam pembuatan arag sekam ada tiga macam yaitu; (badan penelitian dan pengembangan pertanian,2009)

1. Pembuatan arang sekam dengan pembakaran dengan sistem cerobong Pembakaran sekam dengan sistem cerobong, yaitu dengan cara sekam segar kering diletakkan/dicurahkan di sekitar cerobong yang di dalamnya sudah diberi bara api. Api di dalam cerobong akan merambat membakar sekam di sekitarnya. Pembakaran terjadi tanpa menimbulkan api, sehingga akan terbentuk arang. Cara ini membutuhkan waktu yang singkat (2 jam) untuk menghasilkan arang. Hasil pembakaran menghasilkan arang sekam dengan kadar sekam yang tidak terbakar 5% dengan kadar abu hanya 1%

2. Pembuatan arang sekam dengan sistem drum statis

Pembakaran sekam dengan sistem drum statis yaitu dengan cara mengisi penuh drum statis tersebut dengan sekam kering, kemudian menutup dan memasang cerobong asap. Tahap selanjutnya dengan menyemprot kan

minyak tanah pada lapisan sekam paling atas. Pembakaran sekam dimulai dari lapisan yang paling atas dan sekam yang telah menjadi bara api akan merembet sampai lapisan bawah drum tersebut. Cara ini membutuhkan waktu antara 2-3 jam. Hasil pembakaran cukup baik dengan kadar sekam yang tidak terbakar kurang dari 1% dan kadar abu 5%.

3. Pembuatan arang sekam dengan sistem drum berputar

Pembakaran sekam dengan sistem drum berputar yaitu dengan cara mengisi drum dengan sekam. Pembakaran dilakukan dari luar drum dengan cara menghidupkan kompor atau membakar kayu/jerami di bawah drum. Drum diputar pada 50 rpm. Hasil pembakaran cukup baik dengan menghasilkan 100% arang sekam. Kelemahan dari cara ini adalah waktu yang diperlukan cukup lama yaitu antara 3-4 jam. Kelemahan ini dapat dikurangi dengan cara mengganti drum minyak tanah yang tebal dengan drum buatan yang lebih tipis.

Dari total sekam yang dibakar dengan 3 cara sistem pembakaran tersebut diatas akan dihasilkan arang sekam maupun komponen lainnya. Berikut hasil analisis kualitas pembakaran sekam dengan 3 sistem pembakaran :

Tabel 1. hasil analisis kualitas pembakaran sekam dengan 3 sistem pembakaran

Komponen mutu Sistem pembakaran sekam Cerobong Drum statis Drum putar Kadar air sekam (%) 9,57 9,70 9,65 Arang sekam (%) 75,4 74,20 77,15 Kadar air arang sekam (%) 5,20 4,58 4,05

Abu sekam (%) 1,20 2,17 0,00

Pada penelitian kali ini akan digunakan dua cara dalam proses pembuatan arang sekam yang akan dibuat yaitu ;

1. Pembuatan arang sekam dengan cara pembakaran

Pada proses pembuatan arang sekam dengan cara pembakaran, yaitu sekam padi dimasukkan ke dalam drum kiln (mengisi 15% volume drum kiln), lalu hidupkan kompor pembakaran kemudian aduk perlahan sekam padi yang dibakar dengan memutar tuas pengaduk yang berada diatas tutup tempat pembakaran. Perlahan-lahan asap akan menebal kemudian menipis yang menandakan bahwa pengarangan hampir selesai. Matikan api pembakaran, putar tuas pengaduk, tunggu beberapa saat sampai tempat pembakaran tidak terlalu panas, kemudian keluarkan sekam yang telah terbakar menjadi arang (Ramona, 2012).

2. Pembuatan arang sekam dengan metode sangrai

Pada proses pembuatan arang sekam dengan cara sangrai peralatan yang diperlukan adalah kompor dan wajan. Caranya, sekam padi diletakkan di atas wajan yang telah ditempatkan di atas kompor. Selanjutnya sekam disangrai sambil diaduk sampai menjadi arang.

G. SERAPAN (ADSORPSI DAN ABSORBSI)

Serapan adalah suatu proses dimana suatu partikel menempel pada suatu permukaan akibat adanya perbedaan muatan lemah diantara kedua benda (gaya Van Der Walls), sehingga terbentuk suatu lapisan tipis dari partikel-partikel halus pada permukaan. Permukaan karbon yang mampu menarik molekul organik merupakan salah satu contoh mekanisme serapan antara air, gas dan juga menyerap molekul protein yang polar (Boshi et al. 2003).

Absorpsi adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan absorben cair yang diikuti dengan pelarutan. Kelarutan gas yang akan diserap dapat disebabkan hanya oleh gaya-gaya fisik (pada absorpsi fisik) atau selain gaya tersebut juga oleh ikatan kimia (pada absorpsi kimia). Komponen gas yang dapat mengadakan ikatan kimia akan dilarutkan lebih dahulu dan juga dengan kecepatan yang lebih tinggi. Karena itu absorpsi kimia mengungguli absorpsi fisik.

Absorben adalah cairan yang dapat melarutkan bahan yang akan diabsorpsi pada permukaannya, baik secara fisik maupun secara reaksi kimia. Absorben sering juga disebut sebagai cairan pencuci.

Adapun contoh proses absorbsi di dalam bidang industri adalah sebagai berikut :

Formalin yang berfase cair berasal dari formaldehid yang berfase gas dapat dihasilkan melalui proses absorbsi.Teknologi proses pembuatan formalin Formaldehid sebagai gas input dimasukkan ke dalam reaktor. Output dari reaktor yang berupa gas yang mempunyai suhu 1820C didinginkan pada kondensor hingga suhu 55 0C,dimasukkan ke dalam absorber.Keluaran dari absorber pada tingkat I mengandung larutan formalin dengan kadar formaldehid sekitar 37 – 40%. Bagian terbesar dari metanol, air,dan formaldehid dikondensasi di bawah air pendingin bagian dari menara, dan hampir semua removal dari sisa metanol dan formaldehid dari gas terjadi dibagian atas absorber dengan counter current contact dengan air proses.

Adsorben ialah zat yang melakukan penyerapan terhadap zat lain (baik cairan maupun gas) pada proses adsorpsi. Adsorben yang paling banyak dipakai untuk menyerap zat-zat dalam larutan adalah arang. Zat ini banyak dipakai di pabrik untuk menghilangkan zat-zat warna dalam larutan. Penyerapan bersifat selektif, yang diserap hanya zat terlarut atau pelarut sangat mirip dengan penyerapan gas oleh zat padat. Ketika pelarut yang mengandung zat terlarut tersebut kontak dengan adsorben, terjadi perpindahan massa zat terlarut dari

pelarut ke permukaan adsorben, sehingga konsentrasi zat terlarut di dalam cairan dan di dalam padatan akan berubah terhadap waktu dan posisinya dalam kolom adsorpsi.

Adsorben yang digunakan secara komersial dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu kelompok polar dan non polar, berikut adalah defenisinya:

1. Adsorben Polar disebut juga hydrophilic. Jenis adsorben yang termasuk kedalam kelompok ini adalah silika gel, alumina aktif, dan zeolit.

2. Adsorben non polar disebut juga hydrophobic. Jenis adsorben yang termasuk kedalam kelompok ini adalah polimer adsorben dan karbon aktif.

H. PENYARINGAN AIR DENGAN ZEOLIT

Zeolit berasal dari kata “zeinlithos” yang berarti batuan berbuih. Zeolit merupakan kristal alumina silikat dengan rumus empiris Mx/n.(AlO2)x.(SiO2)y.xH2O. Terbentuk dari tetrahedral alumina dan silika dengan rongga-rongga di dalam yang berisi ion-ion logam, biasanya golongan logam alkali, dan molekul air yang bergerak bebas. Zeolit merupakan suatu kelompok mineral yang dihasilkan dari proses hidrotermal pada batuan beku basa. Mineral ini biasanya dijumpai mengisi celah-celah ataupun rekahan dari batuan tersebut. Selain itu zeolit juga merupakan endapan dari aktivitas vulkanik yang banyak mengandung unsur silika. Pada saat ini penggunaan mineral zeolit semakin meningkat, dari penggunaan dalam industri kecil hingga dalam industri berskala besar. Di negara maju seperti Amerika

Serikat, zeolit sudah benar-benar dimanfaatkan dalam industri (Sarno,H.1983).

Karena sifat-sifat yang dimiliki oleh zeolit, maka mineral ini dapat dimanfaatkan dalam berbagai bidang. Zeolit juga banyak digunakan untuk memurnikan air tanah karena Karena secara umum zeolit mampu menyerap, menukar ion dan menjadi katalis sehingga dapat dikembangkan untuk keperluan alternatif pengolah air maupun limbah. Zeolit memiliki kemampuan untuk menyerap kandungan mineral seperti Fe dan Mn dalam air tanah.

Sebagai negara yang alamnya kaya mineral, air tanah di Indonesia sering mengandung besi dan mangan cukup tinggi. Di dalam air kedua logam ini selalu ada bersamasama. Bagi manusia kedua logam adalah esensial tetapi juga toksik. Keberadaannya dalam air tidak saja dapat diditeksi secara laboratoris tetapi juga dapat dikenali secara organoleptik. Dengan konsentrasi Fe atau Mn sedikitnya 1 mg/L, air terasa pahit-asam, berbau tidak enak dan berwarna kuning kecoklatan.

Pada skala industri, Fe dan Mn dalam air biasanya diturunkan dengan mengaerasi air pada pH>7 sehingga kedua logam ini mengendap sebagai oksidanya. Proses lain adalah mengikat Fe dan Mn dengan suatu cation exchanger. Kedua cara ini tidak dapat dilakukan oleh masyarakat umum karena memerlukan sarana, peralatan dan bahan yang mahal, sedangkan penyaringan konvensional menggunakan pasir dan ijuk hanya dapat memperbaiki kualitas fisik air seperti kekeruhan. Namun, sesungguhnya di

Indonesia tersedia penukar ion alami yang murah dan mudah didapat. Zeolit adalah salah satu penukar ion alami yang banyak tersedia.

I. FILTER UDARA

Filter udara adalah komponen yang berfungsi menyaring udara bebas dari luar yang akan masuk ke ruang pembakaran agar selalu dalam keadaan bersih. Udara yang sudah disaring kemudian menuju ke ruang pembakaran bersamaan dengan bahan bakar. Dengan bercampurnya udara dengan bahan bakar, maka kedua zat ini berubah menjadi gas dan seterusnya menuju ke ruangan silinder. Filter udara di motor sudah mengalami tiga kali evolusi. Generasi pertama, menggunakan bahan busa. Generasi kedua mengunakan tipe kertas kering, dan generasi terbaru menggunakan kertas basah.

(http://www.otomotifnet.com/otoweb/index.php?templet=ototips/Content/0/0/ 1/7/2072).

Beberapa jenis filter akan dijelaskan di bawah ini

 Busa marmer

Tipe saringan udara ini, boleh disebut konvensional. Itu karena modelnya yang umum dan sudah dipakai sejak lama. Banyak pabrikan menggunakan saringan model ini, karena mudah perawatannya. Membersihkannya menggunakan bensin. Busa direndam atau disiram bensin lalu diperas. Ulangi hingga dua atau

tiga kali, Untuk mengeringkannya, cukup sedikit diremas. Setelah busa dibersihkan lalu lumuri pakai oli.

Gambar 7. Filter udara busa marmer

 Kertas kering (dry element)

Saringan udara jenis ini memiliki bahan yang tebal sehingga tidak cepat rusak ketika menyedot udara. Membersihkannya cukup disemprot menggunakan angin kompresor.

Gambar 8. Filter udara dry element

 Kertas basah (wet element)

Bahan yang dipakai hampir serupa dengan bahan saringan udara dry element, namun telah memiliki pelumas khusus di kertasnya. Cara membersihkannya cukup dilap menggunakan kain tipis.

Gambar 9. Filter udara wet element

Pada sepeda motor honda absolute revo, filter udara yang digunakan merupakan filter jenis wet element seperti tampak pada gambar 10 di bawah ini.

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Alat dan Bahan Penelitian 1. Alat Penelitian

a. Spesifikasi motor bensin 4-langkah 110 cc

Dalam penelitian ini, mesin uji yang digunakan adalah motor bensin 4-langkah 110 cc, dengan merek Honda Absolute Revo. Adapun spesifikasi mesin uji yang digunakan adalah sebagai berikut:

Merek dan tipe : Honda Absolute Revo Tipe mesin : 4 langkah, SOHC Sistem pendingin : Pendingin udara Jumlah silinder : 1 (satu)

Diameter silinder /langkah piston: 50 mm / 55,6 mm Kapasitas silinder : 110 cc

Perbandingan kompresi : 9,0 : 1

Daya maksimum : 8,46 PS / 7500 rpm Torsi maksimum : 0,86 kgf.m / 5500 rpm Gigi transmisi : 4 kecepatan /bertautan tetap Kapasitas tangki bahan bakar : 3,7 liter

Gambar 11. Sepeda Motor yang Digunakan

b. Drum kiln Pembakaran

Drum kiln digunakan untuk melakukan proses pembakaran sekam padi menjadi arang sekam

Gambar 12. Drum Kiln Pembakaran Sekam Padi

c. Stopwatch

d. Tachometer

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

e. Perangkat analog

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

f. Kompor

Kompor berfungsi untuk penyedia api pada saat proses pembuatan arang sekam dngan cara saangrai

g. Mixer

Mixer digunakan untuk mencampur adonan pembuat pellet arang sekam h. Gelas ukur 500 ml

Gelas ukur 500 ml digunakan untuk mengukur volume bahan bakar.

Gambar 13. Gelas Ukur 500 ml i. Penggiling arang sekam padi

Penggiling ini digunakan untuk menghaluskan arang sekam yang telah dibuat dengan cara pembakaran dan sangrai

Gambar 14. Penggiling arang sekam

j. Ayakan Mesh Laboratorium Motor Bakar

Gambar 15. Ayakan Mesh Laboratorium Motor Bakar k. Cetakan

Sebagai alat untuk mencetak hasil campuran tepung tapioka dengan arang yang sebelumnya telah dihaluskan permukaannya.

l. Tangki bahan bakar buatan 250 ml

Gambar 17. Tangki bahan bakar buatan 250 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.

m.Oven

Digunakan untuk pengaktivasian pellet arang sekam padi dengan pemanasan pada temperatur 150°C,175°C,200°C,225°C dengan waktu 1 jam dan 2 jam

Gambar 18. Oven n. Timbangan digital

Timbangan digital dipakai untuk mengukur ukuran massa masing masing bahan

Gambar 19. Timbangan digital

2. Bahan Penelitian a. Arang sekam padi

Arang yang digunakan dibuat dari sekam padi yang telah dibakar terlebih dahulu (proses karbonasi). Sekam padi memiliki komposisi Karbon (zat arang) 1,33%, Hidrogen 1,54%, Oksigen 33,64%, Silika 16,98%. (DTC-IPB).

b. Air

Air digunakan untuk pencampuran antara bubuk arang dan tepung tapioka agar campuran dapat dibentuk dan dicetak dengan komposisi tertentu. Air yang digunakan adalah air aquades dan air sumur dengan perlakuan perendaman zeolit.

c. Tepung tapioka

Tepung tapioka yang digunakan ialah tepung yang mudah didapat di wilayah Lampung digunakan sebagai perekat arang.

B. Persiapan Alat dan Bahan 1. Proses pembuatan arang sekam

Pada penelitian ini, arang sekam dibuat dengan dua cara yaitu dengan cara pembakaran di dalam drum kiln dan dengan cara sangrai. Adapun proses pembuatan arang sekam adalah sebagai berikut :

a. Pembakaran di dalam drum kiln berpengaduk

Pertama-tama penutup drum kiln berpengaduk dibuka agar sekam padi dapat dimasukkan ke dalam drum pembakaran. Setelah itu, sekam padi dimasukkan ke dalam ruang bakar, setelah itu drum pembakaran dengan pengaduk dinutup kembali. Penutup drum memiliki tiga cerobong asap namun cerobong yang digunakan hanya satu cerobong asap saja, dua cerobong asap lainnya ditutup. Setelah drum kiln berpengaduk pembakaran tertutup rapat, drum kiln berpengaduk diletakkan di atas kompor gas. Selanjutnya kompor gas dihidupkan sebagai pembakaran awal.

Setelah menyala,cerobong asap mengeluarkan asap, sekam padi diaduk sebanyak 4 putaran setiap menitnya sampai asap yang keluar tebal dan menguning. Selanjutnya, drum kiln berpengaduk diletakkan di atas tanah yang rata hingga semua bagian bawah drum tertutup. Setelah itu, setiap 10 menit sekali sekam diaduk sebanyak 10 putaran, demikian selanjutnya hingga asap yang keluar dari cerobong asap menipis. Jika

asap yang keluar sudah sangat sedikit sekali, itu menandakan proses karbonasi selesai. Setelah arang sekam selesai dikarbonasi, arang sekam dianginkan sekitar 30 menit dan arang sekam disimpan di tempat yang kering ( Ramona, 2012).

b. Pembuatan arang sekam dengan metode sangrai

Sekam padi, kompor, dan wajan sangrai disiapkan sebagai alat untuk membuat arang sekam padi.sekam padi ditimbang sebelum disangrai. Kompor dihidupkan sebagai sumber api untuk penyangraian. Kemudian sekam padi dimasukkan kedalam wajan sangrai yang telah ditempatkan diatas kompor. Selanjutnya sekam padi disangrai sambil diaduk sampai sekam padi berubah menjadi arang sekam.

2. Persiapan air sumur

Pada persiapan ini, diberikan perlakuan perendaman zeolit terhadap air sumur dengan tujuan untuk menyerap kandungan mineral yang terdapat dalam air sehingga kadar H2O meningkat. Variasi massa zeolit yang

digunakan adalah sebanyak 10%, 20% dan 30% dari total volume air sumur dan variasi waktu perendaman selama 12, 24, dan 36 jam. Namun pada saat pembuatan air, variasi waktu perendaman berubah menjadi 6 dan 12 jam. Hal ini terjadi akibat perubahan pH hanya terjadi secara signifikan pada perendaman 6 dan 12 jam. Apabila perendaman dilakukan lebih dari 12 jam, pH air perendaman tidak berubah lagi karena zeolit telah jenuh.

3. Pembentukan Pelet arang sekam

Arang sekam padi yang telah dibuat dengan dua cara diatas dihaluskan dengan cara digiling dan diayak dengan ukuran 100 Mesh. Selanjutnya dicampur dengan air yang telah disiapkan (air aquades dan air sumur yang telah diberi perlakuan zeoit) dan tepung tapioka dengan variasi persen (%) massa yang telah ditentukan sebagai berikut :

a. 71 % arang sekam, 18 % air, dan 11 % tepung tapioka b. 61 % arang sekam, 28 % air, dan 11 % tepung tapioka c. 51 % arang sekam, 38 % air, dan 11 % tepung tapioka

Setelah itu, adonan diratakan dengan menggunakan ampia dengan ketebalan 3mm. Kemudian adonan dicetak dan dibentuk Pelet dengan diameter 10 mm.

4. Aktivasi fisik Pelet arang sekam padi

Setelah Pelet terbentuk, Pelet selanjutnya diaktivasi fisik dengan cara di oven dengan variasi temperatur 1500C, 1750C,2000C,dan 2250C dan variasi waktu selama 1 jam dan 2 jam. Setelah selesai diaktivasi Pelet dikeluarkan dari oven dan didinginkan di temperatur ruangan (pendinginan alami). Pelet arang yang sudah dingin tadi dimasukkan ke dalam plastik kedap udara agar tidak terkontaminasi dengan udara luar, selanjutnya Pelet arang tersebut siap untuk diuji.

5. Pembuatan frame untuk tempat arang sekam pada filter udara

Frame dirangkai dengan menggunakan jalinan kawat lembut yang mudah dibentuk (kawat strimin), ukurannya disesuaikan dengan ruang yang

tersedia pada filter udara. Di dalam frame, arang dibungkus menggunakan kain halus. Setelah semua terpasang, arang sekam siap untuk diuji.

6. Persiapan sepeda motor untuk pengujian

Sebelum pengujian, motor telah di tune up secara berkala agar motor dalam kondisi yang baik. Menjelang pengujian 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.

C. Prosedur Penelitian

1. Menentukan komposisi terbaik

Dalam menentukan komposisi terbaik pada adonan Pelet arang sekam maka diberikan 3 variasi komposisi adonan, yaitu :

 71% arang sekam, 18% air, 11% tapioka (A18)  61% arang sekam, 28% air, 11% tapioka (A28)  51% arang sekam, 38% air, 11% tapioka (A38)

Arang sekam yang digunakan adalah arang sekam yang dibuat dengan dua cara pembakaran yaitu pembakaran di dalam drum kiln berpengaduk dan sangrai. Air yang digunakan dalam menentukan komposisi adonan adalah air aquades dengan temperatur aktivasi 150oC dan waktu aktivasi 1 jam (Siregar, 2011).

Untuk menentukan komposisi terbaik dari adonan dapat dilihat dari hasil pengujian prestasi mesin yang dilakukan. Adapun pengujian prestasi mesin yang akan dilakukan yaitu :

a. Pengujian berjalan

a.1 Uji konsumsi bahan bakar pada kecepatan rata-rata selama perjalanan (50 km/jam) dengan jarak 5 km.

Persiapan yang perlu dilakukan adalah botol berkapasitas 250 ml kemudian botol tampung disambungkan dengan rapat bersama selang bensin dan diikat ke sisi samping sepeda motor seperti gambar yang terlampir pada lampiran, setelah itu botol tersebut diisi dengan bensin yang sudah disiapkan sebanyak 250 ml. Kemudian dilakukan pengujian dengan kondisi motor dengan filter udara tanpa arang. Jarak tempuh dapat diukur pada odometer. Bensin yang tersisa diukur dengan dengan cara melihat garis ukur yang terdapat pada tangki buatan, kemudian jumlah bensin awal dikurangkan dengan jumlah bensin yang tersisa, maka didapatkan jumlah bensin yang terpakai pada kondisi normal. Selanjutnya melakukan pengujian pada kondisi motor dengan filter udara yang menggunakan Pelet arang. Format pencatatan data mengenai konsumsi bahan bakar dapat dilihat pada tabel 2.

Tabel 2. Data Konsumsi Bahan Bakar Pada Pengujian Variasi Komposisi Pelet Arang Sekam

No. Komposisi (%)

Pengujian ke-

Konsumsi Bahan Bakar

(ml) 1 Tanpa

1

2

3

2 A18

1

2

3

3 A28

1

2

3

4 A38

1

2

3

a.2 Uji Akselerasi (0-80 km/jam)

Pengujian akselerasi menggunakan kondisi filter tanpa Pelet arang dan menggunakan Pelet arang. 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. Format pencatatan data mengenai waktu pengujian dapat dilihat pada tabel 3.

Tabel 3. Data Akselerasi 0-80 Km/Jam Pada Pengujian Variasi Komposisi Terbaik

Pengujian ke-

Waktu Tempuh (s)

Tanpa A18 A28 A38

1

2

3

b. Pengujian stasioner

b.1 Uji Konsumsi bahan bakar pada putaran mesin 1000 rpm, 3000 rpm, dan 5000 rpm

Pengujian ini dilakukan untuk melihat konsumsi bahan bakar yang digunakan pada kondisi diam (putaran stasioner) dan membandingkan karakteristik kendaraan bermotor tanpa Pelet arang dengan Pelet arang yang dibuat dengan tiga variasi komposisi adonan. Persiapan pertama yang dilakukan adalah mesin dipanaskan 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 1000, 3000, dan 5000 rpm.

Pengujian dimulai dengan mengisi bahan bakar sebanyak 250 ml pada tangki buatan yang mana bahan bakar tersebut

telah diukur terlebih dahulu melalui gelas ukur. Selanjutnya Pelet arang sekam diletakkan pada saringan udara, setelah itu mesin dihidupkan dengan menghitung waktu pengujian menggunakan stopwatch (10 menit). Setelah waktu pengujian selesai, mesin dimatikan serta stopwatch dinon-aktifkan. Bensin yang tersisa diukur dengan dengan cara melihat garis ukur yang terdapat pada tangki buatan, kemudian jumlah bensin awal dikurangkan dengan jumlah bensin yang tersisa, maka didapatkan jumlah bensin yang terpakai pada kondisi normal..Format pencatatan data mengenai konsumsi bahan bakar dapat dilihat pada tabel 4 di bawah ini.

Tabel 4. Data Konsumsi Bahan Bakar Pada Pengujian Stasioner

No Komposisi (%)

Pengujian ke-

Konsumsi bahan bakar 1000 rpm 3000 rpm 5000 rpm 1 Tanpa

1

2

3

2 A18

1

2

3

3 A28

1

2

3

4 A38

1

2

2. Menentukan air hasil perlakuan perendaman zeolit yang terbaik

Air yang digunakan adalah air sumur yang diberikan perlakuan perendaman zeolit dengan variasi massa zeolit dan waktu perendaman zeolit.

a. Menentukan massa zeolit

Variasi massa zeolit yang dipakai untuk perendaman yaitu 10%, 20% dan 30% dari volume total air dan waktu perendaman awal yang digunakan yaitu 12 jam.

Untuk menentukan massa zeolit terbaik dapat dilihat dari hasil pengujian prestasi mesin yang dilakukan. Adapun pengujian prestasi mesin yang akan dilakukan yaitu pengujian berjalan dan stasioner seperti pengujian sebelumnya. Sedangkan komposisi adonan pelet arang sekam yang digunakan untuk menentukan massa perendaman zeolit terbaik adalah komposisi terbaik yang diperoleh dari hasil pengujian sebelumnya. Berikut ini adalah tabel data pengujian massa zeolit.

Tabel 5. Data Konsumsi Bahan Bakar (Berjalan) Pada Pengujian Massa Zeolit

No. Massa Zeolit (%)

Pengujian ke-

Konsumsi Bahan Bakar (ml)

1 Tanpa

1

2

3

2 Z10

1

2

3

3 Z20

1

2

3

4 Z30

1

2

3

Tabel 6. Data Hasil Pengujian Akselerasi(0-80 km/jam) Pada Pengujian Massa Zeolit

Pengujian ke-

Waktu Tempuh (s)

Tanpa Z10 Z20 Z30

1

2

Tabel 7. Data Konsumsi Bahan Bakar (Stasioner) Pada Pengujian Massa Zeolit

No

Massa Zeolit (%)

Pengujian ke-

Konsumsi bahan bakar 1000 rpm 3000 rpm 5000 rpm

1 Tanpa

1

2

3

2 Z10

1

2

3

3 Z20

1

2

3

4 Z30

1

2

3

b. Menentukan waktu perendaman zeolit

Setelah mendapatkan massa perendaman zeolit terbaik terhadap air sumur, maka selanjutnya adalah menentukan waktu perendaman zeolit terhadap air sumur. Variasi waktu perendaman yang digunakan adalah selama 12 jam, 24 jam, dan 36 jam. Namun pada saat pembuatan air, variasi waktu perendaman berubah menjadi 6 dan 12 jam. Hal ini terjadi akibat perubahan pH hanya terjadi secara signifikan pada perendaman 6 dan 12 jam. Apabila perendaman dilakukan lebih dari 12 jam, pH air perendaman tidak berubah lagi karena zeolit yang ada telah jenuh.

Dalam mencari waktu perendaman zeolit terbaik dapat dilihat dari hasil pengujian prestasi mesin yang dilakukan. Adapun pengujian prestasi mesin yang akan dilakukan yaitu pengujian berjalan dan stasioner seperti pengujian sebelumnya. Komposisi adonan pelet arang sekam yang digunakan adalah komposisi terbaik yang diperoleh dari hasil pengujian sebelumnya. Dalam pencampuran bahan, air sumur yang digunakan adalah air perendaman dengan massa zeolit terbaik. Berikut ini adalah tabel data pengujian waktu perendaman zeolit.

Tabel 8. Data Konsumsi Bahan Bakar (Berjalan) Pada Pengujian Waktu Perendaman Zeolit

No.

Waktu Perendaman

Zeolit

Pengujian ke-

Konsumsi Bahan Bakar

(ml) 1 Tanpa

1

2

3

2 H6

1

2

3

3 H12

1

2

Tabel 9. Data Hasil Pengujian Akselerasi pada Pengujian Waktu Perendaman Zeolit

Pengujian ke -

Tanpa H6 H12

Waktu Tempuh (s) 1

2 3

Tabel 10. Data Konsumsi Bahan Bakar (Stasioner) Pada Pengujian Waktu Perendaman Zeolit

No

Massa Zeolit (%)

Pengujian ke-

Konsumsi bahan bakar 1000 rpm 3000 rpm 5000 rpm

1 Tanpa

1

2

3

2 H6

1

2

3

3 H12

1

2

3

3. Menentukan Penggunaan Jenis Air Terbaik

Komposisi adonan yang dipakai dalam pembuatan pelet arang sekam adalah komposisi adonan terbaik yang didapat pada pengujian sebelumnya. Kondisi aktivasi yang diberikan terhadap pelet arang sekam yaitu temperatur aktivasi sebesar 1500C dan waktu aktivasi selam 1 jam.

Air yang dibandingkan adalah air aquades dengan air sumur hasil perlakuan perendaman zeolit terbaik (perendaman pada massa zeolit dan waktu perendaman terbaik).

Tabel 11. Data Hasil Pengujian Berjalan dan Stasioner Untuk Menentukan Jenis air Terbaik

No. Jenis Air Pengujian ke-

Pengujian Berjalan Pengujian Stasioner Konsumsi Bahan Bakar (ml) Konsumsi Bahan Bakar (ml) Waktu Tempuh Akselerasi (s) 1000 rpm 3000 rpm 5000 rpm

1 Aquades

1 2 3 2 Air Hasil Perendaman Zeolit Terbaik 1 2 3

4. Menentukan kondisi aktivasi terbaik

Setelah mendapatkan komposisi adonan dan air terbaik yang akan digunakan dalam pembuatan adonan pelet arang sekam maka pelet arang sekam dibuat dengan ukuran diameter 10 mm dan tebal 3 mm. Setelah pelet terbentuk, maka pelet arang sekam harus diaktivasi terlebih dahulu. Pada pengujian ini kondisi aktivasi diberi variasi. Kondisi aktivasi yang divariasikan adalah Temperatur dan waktu Aktivasi

a. Menentukan Temperatur Aktivasi Terbaik

Setelah pelet arang sekam terbentuk maka langkah selanjutnya yaitu memanaskan pelet didalam oven agar dapat teraktivasi secara fisik. Temperatur pemanasan divariasikan yaitu 1500C, 1750C,2000C, dan 2250C dengan waktu selama 1 jam.Namun pada saat pemanasan pelet arang sekam, variasi temperatur yang digunakan hanya 1500C dan 1750C. Hal ini terjadi karena pada saat proses pengovenan pada temperatur 2000C pelet arang sekam sebagian besar kembali menjadi serbuk dan mudah hancur sehingga pelet arang sekam yang dipanaskan pada suhu 2000C dan 2250C tidak dapat digunakan.

Pengujian yang dilakukan untuk menentukan temperatur aktivasi Terbaik adalah pengujian berjalan dan stasioner seperti yang dilakukan pada pengujian sebelumnya. Data hasil pengujian dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 12. Data Konsumsi Bahan Bakar dengan Variasi Temperatur dan Waktu Aktivasi 1 jam pada pengujian berjalan

No. Temperatur (oC)

Pengujian ke-

Konsumsi Bahan Bakar

(ml)

1 150

1

2

3

2 175

1

2

Tabel 13. Data Akselerasi 0-80 km/jam dengan Variasi Temperatur dan Waktu Aktivasi 1 jam

Pengujian ke - Tanpa 1500C 1750C

Waktu Tempuh (s) 1

2 3

Tabel 14. Data Konsumsi Bahan Bakar dengan Variasi Temperatur dan Waktu Aktivasi 1 jam Pada Pengujian Stasioner

No. Temperatur (oC)

Pengujian ke-

Konsumsi Bahan Bakar 1000

rpm

3000 rpm

5000 rpm 1 150

1

2

3

2 175

1

2

3

b. Menentukan Waktu Aktivasi Terbaik

Setelah mendapatkan temperatur aktivasi terbaik, maka dilakukan pembuatan adonan dengan komposisi, jenis air dan temperatur aktivasi terbaik yang telah didapat dari pengujian sebelumnya. Setelah pelet arang sekam terbentuk maka pelet arang sekam diaktivasi fisik dengan temperatur aktivasi terbaik yang didapat dari pengujian sebelumnya. Variasi waktu yang digunakan dalam pengujian ini adalah 1 dan 2 jam.Pengujian yang dilakukan adalah pengujian

berjalan dan stasioner seperti yang dilakukan pada pengujian sebelumnya. Data hasil pengujian dapat dilihat pada tabel dibawah ini:

Tabel 15. Data Konsumsi Bahan Bakar dengan Temperatur (terbaik) dan Waktu Aktivasi 2 jam pada Pengujian Berjalan

No. Waktu Aktivasi Pengujian ke-

Konsumsi Bahan Bakar

(ml)

1 1 jam

1

2

3

2 2 jam

1

2

3

Tabel 16. Data Akselerasi 0-80 km/jam dengan Temperatur (terbaik) dan Waktu Aktivasi 2 jam

Pengujian ke- 1 jam 2 jam Waktu Tempuh (s)

1

2

Tabel 17. Data Konsumsi Bahan Bakar dengan Temperatur (terbaik) dan Waktu Aktivasi 2 jam Pada Pengujian Stasioner

No. Waktu Aktivasi

Pengujian ke-

Konsumsi Bahan Bakar 1000

rpm

3000 rpm

5000 rpm 1 1 jam

1

2

3

2 2 jam

1

2

3

5. Menentukan cara pembuatan arang sekam terbaik

Pada pengujian sebelumnya arang sekam dibuat dengan cara pembakaran di drum kiln. Pada pengujian kali ini pembuatan arang sekam akan divariasikan yaitu dengan cara sangrai. Setelah didapat komposisi adonan, jenis air,dan kondisi aktivasi (temperatur dan waktu aktivasi) terbaik maka dibuat kembali adonan pelet, namun pada kali ini digunakan arang sekam yang dibuat dengan cara sangrai.

Setelah arang sekam yang dibuat dengan cara sangrai jadi, maka adonan dibuat dan di aktivasi fisik. Pengujian yang dilakukan untuk mendapatkan data pengujian adalah pengujian berjalan dan stasioner seperti yang telah dilakukan sebelumnya. Data pengujian dapat dilihat dari dari tabel dibawah ini

Tabel 18. Data Konsumsi Bahan Bakar Pada Pengujian Berjalan Untuk Menentukan Cara Pembuatan Arang Sekam Terbaik

No. Cara Pembuatan Arang

Penguji an ke-

Konsumsi Bahan Bakar (ml) 1 Drum kiln

berpengaduk

1

2

3

2 Sangrai

1

2

3

Tabel 19. Data Waktu Tempuh pada Pengujian Akselerasi (0-80 km/jam) Untuk Menentukan Cara Pembuatan Arang Sekam Terbaik

Pengujian ke-

Drum Kiln

Berpengaduk Sangrai Waktu Tempuh (s)

1

2

3

Tabel 20. Data Konsumsi Bahan Bakar pada Pengujian satasioner Untuk Menentukan Cara Pembuatan Arang Sekam Terbaik

No. Cara Pembuatan arang Pengujian ke-

Konsumsi Bahan Bakar 1000 rpm 3000 rpm 5000 rpm 1 Drum Kiln

Berpengaduk

1

2

3

2 Sangrai

1

2

6. Uji Emisi gas Buang

Uji emisi gas buang ini akan dilakukan di Bengkel Mitsubishi Teluk Betung. Pada pengujian ini, sepeda motor akan dioperasikan pada putaran mesin 1000 dan 3000 rpm.Pengujian emisi akan dilakukan pada kondisi stasioner dengan mengikuti prosedur sebagai berikut:

a. Pemanasan Mesin

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

b. Kalibrasi Gas Analyzer

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

c. Pengujian tanpa menggunakan pelet arang sekam

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

 Mesin dalam keadaan hidup dengan kondisi idle 1000 rpm dan probe sensor sudah dimasukkan ke dalam knalpot.

 Nilai yang terbaca pada fuel gas analyzer diprint out datanya setelah 5 menit sepeda motor dihidupkan.

 Kemudian dengan langkah yang sama pula, pengukuran dilakukan kembali untuk putaran mesin yang berbeda yaitu 3000 rpm.

d. Pengujian menggunakan pelet arang sekam aktivasi Fisik

Pelet arang sekam yang akan digunakan dalam uji emisi ini adalah yang mampu menaikkan prestasi mesin terbaik. Setelah pengukuran pertama

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

 Setelah mesin dimatikan kemudian pelet arang sekam aktivasi fisik dipasang di Filter udara

 Setelah pelet arang sekam terpasang, mesin dihidupkan kembali lalu pengukuran diulang kembali sesuai urutan pengukuran tanpa menggunakan arang sekam tadi.

Pengulangan pengambilan data yang dilakukan sebanyak dua kali. Data Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel 21 dibawah ini.

Tabel 21. Data Hasil Data Pengujian Emisi Gas Buang

No Perlakuan

Putaran Mesin

(rpm)

Pengulangan ke-

Kadar CO (%)

Kadar HC (ppm)

Kadar CO2 (%)

1 Tanpa Pelet Arang Sekam

1000 1

2

3000 1

2

2

Dengan Pelet Arang Sekam

Terbaik

1000 1

2

3000 1

D. Lokasi Pengujian

Adapun lokasi pengujian berjalan (Road Test) dengan menggunakan motor bensin 4 langkah dilakukan di tiga (3) jalur alternatif, yaitu:

1. Rute Jalur dua KORPRI 2. Rute PKOR (Way Halim), dan

3. Jalan Raden Gunawan, BLPP, Hajimena, Natar.

Jalan dipilh berdasarkan tingkat kemacetan lalu lintas serta situasi dan kondisi jalan pada saat pengujian dilakukan.

E. Diagram Alir Penelitian

Mulai

Persiapan bahan, alat uji & ukur Pembuatan Arang Sekam dengan Cara Pembakaran

PembuatanPelet Arang Sekam menggunakan air aquades dan arang hasil pembakaran

Variasi komposisi ditentukan yaitu ;

71% arang sekam, 18% air, 11% tapioka (A18) 61% arang sekam, 28% air, 11% tapioka (A28) 51% arang sekam, 38% air, 11% tapioka (A38)

Aktivasi fisik dengan temperatur 1500_{C dan waktu 1 jam}

perendaman zeolit dalam air sumur untuk pembuatan pelet Variasi massa zeolit ditentukan yaitu 10%,20%,dan 30% dari total volume air

Menggunakan komposisi adonan pelet terbaik Aktivasi fisik dengan temperatur 1500_{C dalam waktu 1 jam}

Uji prestasi mesin

Pengujian normal

Data

Uji prestasi mesin

Pengujian normal

Data

perendaman zeolit dalam air sumur untuk pembuatan pelet Variasi waktu perendaman zeolit ditentukan yaitu 12, 24 dan 36 jam Menggunakan komposisi adonan pelet terbaik dan massa zeolit terbaik

Aktivasi fisik dengan temperatur 1500C dalam waktu 1 jam

Uji prestasi mesin

Pengujian normal

Data

Menentukan kondisi aktivasi pelet Variasi waktu ditentukan yaitu 1 dan 2 jam

Menggunakan temperatur aktivasi, komposisi adonan, dan jenis air terbaik Menentukan kondisi aktivasi pelet

Variasi temperatur aktivasi ditentukan yaitu : 1500, 1750, 2000, dan 2250C dengan waktu aktivasi selama 1 jam

Menggunakan komposisi adonan dan jenis air terbaik Menentukan jenis air terbaik

Air aquades dan air sumur hasil perlakuan perendaman zeolit terbaik

Uji prestasi mesin Pengujian normal Data Uji prestasi mesin Pengujian normal Data Uji prestasi mesin Pengujian normal Data Uji prestasi mesin Pengujian normal Data

Membuat arang sekam dengan cara sangrai

Pembuatan pelet arang sekam dengan menggunakan arang sekam sangrai, komposisi adonan, jenis air,

Temperatur dan waktu aktivasi terbaik

Gambar 20. Diagram Alir Penelitian

Kesimpulan dan saran Hasil dan Pembahasan

Selesai

Uji Emisi Gas Buang

Data C

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Alat dan Bahan Penelitian 1. Alat Penelitian

a. Spesifikasi motor bensin 4-langkah 110 cc

Dalam penelitian ini, mesin uji yang digunakan adalah motor bensin 4-langkah 110 cc, dengan merek Honda Absolute Revo. Adapun spesifikasi mesin uji yang digunakan adalah sebagai berikut:

Merek dan tipe : Honda Absolute Revo Tipe mesin : 4 langkah, SOHC Sistem pendingin : Pendingin udara Jumlah silinder : 1 (satu)

Diameter silinder /langkah piston: 50 mm / 55,6 mm Kapasitas silinder : 110 cc

Perbandingan kompresi : 9,0 : 1

Daya maksimum : 8,46 PS / 7500 rpm Torsi maksimum : 0,86 kgf.m / 5500 rpm Gigi transmisi : 4 kecepatan /bertautan tetap Kapasitas tangki bahan bakar : 3,7 liter

109

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

Berdasarkan data hasil pengujian yang diperoleh (data konsumsi bahan bakar pada pengujian berjalan dengan kecepatan rata-rata 50 km/jam dan jarak 5,7 km , data pengujian akselerasi, dan data konsumsi bahan bakar pada pengujian stasioner) pada motor bensin 110 cc, didapat beberapa simpulan sebagai berikut:

1. Penggunaan pelet arang sekam padi yang diaktivasi fisik pada pengujian

road test (berjalan) dan stasioner (diam) secara keseluruhan dapat menghemat konsumsi bahan bakar.

2. Variasi komposisi, jenis air, kondisi aktivasi, dan cara pembuatan arang sekam pada pembuatan pelet arang sekam sebagai adsorben terbukti berpengaruh terhadap peningkatan prestasi motor bensin karburator 4-langkah 110 cc.

3. Air yang efisien digunakan dalam pembuatan adonan pelet arang sekam adalah air hasil perendaman zeolit terbaik (H12Z20) dengan 20% massa zeolit dari total volume air dan waktu perendaman 12 jam.

110

4. Pembuatan arang sekam yang terbaik dalam penelitian ini adalah dengan cara pembakaran di dalam drum kiln berpengaduk.

5. Adonan pembuatan pelet arang sekam yang terbaik dalam penelitian ini adalah dengan komposisi adonan A18 (18% air, 11% Tapioka, dan 71% arang sekam) dan kondisi aktivasi pada temperatur 1500C dan waktu aktivasi selama 2 jam dengan penghematan bahan bakar hingga 15,72% pada road test dan 18,55% pada pengujian stasioner serta mempercepat akselerasi (0-80 km/jam) sebesar 7,02%.

6. Penggunaan pelet arang sekam terbukti dapat mereduksi emisi gas buang kendaraan bermotor karena oksigen yang masuk ke ruang bakar menjadi lebih banyak sehingga dapat menurunkan kadar CO sebesar 85,71% dan kadar HC sebesar 37,45% serta meningkatkan kadar CO2 sebesar 6,70% sehingga pembakaran yang terjadi di ruang bakar menjadi lebih sempurna.

111

B. Saran

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

1. Perlu dilakukan pengujian dengan variasi massa saringan pelet arang sekam untuk melihat pengaruhnya terhadap prestasi mesin motor karburator 4-langkah.

2. Perlunya dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai kemampuan umur pakai arang dalam menyerap nitrogen dan uap air sampai arang tersebut jenuh.

3. Dalam penelitian selanjutnya, perlunya dilakukan uji kekerasan pellet arang dalam menerima tekanan udara yang masuk ke dalam saringan udara.

DAFTAR PUSTAKA

Alfathoni, Girun. 2002. Rahasia Untuk Mendapatkan Mutu Produk Karbon Aktif Dengan Serapan Iodin Di atas 1000 MG/G. Yogyakarta.

http://tepatgunatek.com/RAHASIA%20UNTUK%20MENDAPATKAN%20 MUTU%20PRODUK%20KARBON%20AKTIF%20DENGAN%20SERAPA N%20IODIN%20DIATAS%201000%20MG.pdf. Akses: 3 November 2012

Antara News. 2011. Pemakaian Minyak Indonesia Lampaui Kapasitas Produksi Nasional .http://www.antaranews.com/berita/276328/pemakaian-minyak-indonesia-lampaui-kapasitas-produksi-nasional. _{diakses pada 2 November} 2012

Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian.2009. Sekam Padi Sebagai Sumber Energi Alternatif dalam Rumah Tangga Petani : Jakarta.

Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian.2009. Arang Aktif Meningkatkan Kualitas Lingkungan: Jakarta.

Badan Pusat Statistik (BPS). 2012a. Perkembangan Jumlah Kendaraan Bermotor Menurut Jenis Tahun 1987-2010.

http://www.bps.go.id/tab_sub/view.php?tabel=1&daftar=1&id_subyek=17&n otab=12. Akses: 25 Oktober 2012.

Badan Pusat Statistik (BPS). 2012b. Tabel Luas Panen- Produktivitas- Produksi Tanaman Padi Seluruh Provinsi. http://www.bps.go.id/tnmn_pgn.php. Akses: 1 Nopember 2012.

Harian Suara Merdeka. 2002. Manfaat Menakjubkan dari Arang Kayu. 16 September 2002. http://www.suaramerdeka.com/harian/0209/16/ragam1.htm. Akses: 23 Oktober 2012.

Kompasiana. 2011. Tingkat Pencemaran Udara di Indonesia.

www.kompasiana.com/2011/ Tingkat-Pencemaran-Udara-diIndonesia.html.

Akses: 2 November 2012.

Rachmawati, Dwi Sonya. 2004. Pembuatan Arang Aktif Tempurung Kelapa Sawit Untuk Pemurnian Minyak Goreng Bekas. Departemen Teknologi Hasil Hutan-Fakultas Kehutanan. Institut Pertanian Bogor. http://repository.ipb.ac.id/bitstream/handle/123456789/20187/E04SDR.pdf?se quence=2. Akses: 2 November 2012.

Ramona, M.T.R. 2012. Pengaruh Volume Ruang Bakar, Jumlah Cerobong, Dan Pengaduk Yang Digunakan Pada Drum Kiln Dalam Pembuatan Arang Sekam Terhadap Kualitas Dan Kuantitas Arang Yang Dihasilkan. Skripsi. Jurusan Teknik Mesin- Universitas Lampung: Bandar Lampung.

Republika, 2010. Tahun 2030 Indonesia Alami Krisis Energi Paling Memprihatinkan.http://www.republika.co.id/berita/breakingnews/nasional/10/

10/02/137672-bppt-tahun-2030-indonesia-alami-krisis-energi-paling-memprihatinkan. Akses: 2 November 2012.

Republika. 2011. BPS: Jika dihitung Indonesia Surplus Beras 4 Juta ton, tapi kemana?. http://www.berita-terbaru.com/berita-nasional/bps-thn-2011-seharusnya-beras-surplus-4jt-ton-tapi-kemana-yah-larinya-ayo-tebak.html. Akses : 1 Nopember 2012

Siregar, Rakhmad Afrizal. 2011. Pengaruh Penggunaan Arang Sekam Padi Sebagai Adsorben Udara Pembakaran Terhadap Prestasi Sepeda Motor Bensin 4 Langkah. Skripsi. Jurusan Teknik Mesin- Universitas Lampung: Bandar Lampung.

Walker, Margaret. 2011. Will Charcoal Absorb Moisture?

http://www.kaycircle.com/Will-Charcoal-Absorb-Moisture. Akses: 7 Nopember 2012.

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

Wikipedia. Karbon Aktif. http://id.wikipedia.org/wiki/Karbon_aktif. Akses: 3 Oktober 2012.

Yunghans, Regina. 2010. Charcoal Briquettes for the Smelly Home.

http://www.apartmenttherapy.com/charcoal-briquettes-for-the-sm-127601. Akses: 4 Nopember 2012.