PEMAMFAATAN MINYAK SEREH SEBAGAI ZAT ADITIF PADA BLENDING BAHAN BAKAR SOLAR DAN BIO DIESEL UNTUK PENURUNAN EMISI GAS BUANG PADA KENDERAAN BERMOTOR
PEMAMFAATAN MINYAK SEREH SEBAGAI ZAT ADITIF
PADA BLENDING BAHAN BAKAR SOLAR DAN BIO
DIESEL UNTUK PENURUNAN EMISI GAS BUANG
PADA KENDERAAN BERMOTOR
TESISOleh :
MARIANI SEBAYANG
107006012/KIM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
PEMAMFAATAN MINYAK SEREH SEBAGAI ZAT ADITIF
PADA BLENDING BAHAN BAKAR SOLAR DAN BIO DIESEL
UNTUK PENURUNAN EMISI GAS BUANG
PADA KENDERAAN BERMOTOR
TESISDiajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Megister Sains dalam Program Studi Ilmu Kimia pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Oleh :
MARIANI SEBAYANG
107006012/KIM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013 Judul Tesis : PEMAMFAATAN MINYAK SEREH SEBAGAI ZAT ADITIF PADA BLENDING BAHAN BAKAR SOLAR DAN BIO DIESEL UNTUK PENURUNAN EMISI GAS BUANG PADA KENDERAAN BERMOTOR
Nama Mahasiswa : MARIANI SEBAYANG Nomor Pokok : 107006012 Program Studi : Magister Ilmu Kimia
Menyetujui,
Komisi Pembimbing
(Dr. Mimpin Ginting, MS) (Prof.Dr. Tonel Barus) Ketua Anggota Ketua Program Studi Dekan (Prof. Basuki Wirjosentono, M.S, Ph. D) (Dr. Sutarman, M.Sc) Tanggal Lulus : 04 Juli 2013Telah diuji pada Tanggal : 03 Juli 2013
______________________________________________________________________
PANITIA PENGUJI TESIS KETUA : Dr. Mimpin Ginting, MS Anggota : 1. Prof.Dr. Tonel Barus 2. Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D.
3. Prof. Seri Bima Sembiring, MSc
4. Dr. Hamonangan Nainggolan, MSc
PERNYATAAN ORISINALITAS
PEMAMFAATAN MINYAK SEREH SEBAGAI ZAT ADITIF
PADA BLENDINGBAHAN BAKAR SOLAR DAN BIO DIESEL
UNTUK PENURUNANEMISI GAS BUANG PADA KENDERAAN
BERMOTOR
TESIS Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya Tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan , Iuli 2013 Mariani Sebayan NIM : 107006012
PERNYATAN PERS ETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
Sebagai Sivitas Akademika Universitas Sumatera Utara , saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Mariani Sebayang Nomor Pokok : 107006012 Program Studi : Magister Ilmu Kimia Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan , menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti , Non – Eksklusif (Non-Exclusif Royalty Free Right ) atas Tesis saya yang bejudul :
PEMAMFAATAN MINYAK SEREH SEBAGAI ZAT ADITIF
PADA BLENDING BAHAN BAKAR SOLAR DAN
BIO DIESEL UNTUK PENURUNAN EMISI GAS
BUANG PADA KENDERAAN BERMOTOR
Beserta perangkat yang ada ( jika diperlukan ). Dengan Hak Bebas Royalti Non- Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat , mengelola dalam bentuk data – base , merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebaga penulis dan sebagai pemenang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan , 3 juli 2013 MARIANI SEBAYANG NIM : 107006012
RIWAYAT HIDUP Nama : Mariani Sebayang
Tempat/Tanggal lahir : Medan, 5 April 1960 Alamat Rumah : Jl. Medan Tenggara VII no I-2 Komplek PTKI Medan.
E-mail : mariani.sebayang@yahoo.co.id Instansi : Pendidikan Teknologi Kimia Industri Medan Alamat Kantor : Jl. Medan Tenggara VII Medan
Pendidikan :
SD : SD Negeri 36 Medan (1966-1972) SMP : SMP Tunas Kartika Medan (1972-1975) SMA : SMA Tunas Kartika Medan (1975-1979) STRATA-1 : USU Medan Jurusan T.Kimia (1979-1987) STRATA-2 : Universitas Sumatera Utara (2010-2013)
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa karena berkat dan RahmatNya, saya dapat menyelesaikan penulisan tesis ini sebagai tugas akhir dalam jenjang Magister.
Saya menyadari bahwa tesis ini masih banyak kekurangan, baik dalam penulisan kata mungkin juga bobot ilmiahnya. Pendapat dan saran dari pembaca diterima dengan senang hati untuk kesempurnaan tesis ini. Selesainya penulisan tesis ini, bukanlah semata – mata karena kemampuan saya sendiri, tetapi berkat sarana, bimbingan dan dorongan dari berbagai pihak, untuk itu saya ucapkan terima kasih : Kepada Universitas Sumatera Utara, karena telah memberi wadah pendidikan kepada saya untuk melanjutkan pendidikan.
Bapak Prof.Dr.dr.Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM),Sp.A(K) sebagai Rektor Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan kesempatan dan fasilitas kepada penulis untuk menyelesaikan pendidikan di Magister Kimia.
Bapak Dr. Sutarman, M.Sc sebagai Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam atas kesempatan yang diberikan menjadi mahasiswa Program Magister Kimia.pada Fakultas MIPA USU Medan.
Kepada Bapak Dr. Mimpin Ginting,MS dan Bapak Prof.Dr. Tonel Barus, sebagai pembimbing 1 dan 2 saya, dan juga kepada Bapak Prof. Basuki Wirjosentono. MS,Ph.D (Ketua Program Studi dan dosen penguji), Bapak Prof.Dr. Seri Bima Sembiring, MSc, serta Bapak Dr.Hamonangan Nainggolan, MSc sebagai dosen penguji yang telah banyak memberi saran dan masukan.
Kepada Bapak Ir.H.Mansyur.M.Si kepala Pendidikan Teknologi Kimia Industri (PTKI) yang telah memberikan bantuan dan dorongan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan studi S2.
Kepada seluruh staf dosen yang memberi kuliah di Program Magister Kimia maupun pegawai yang telah banyak membantu
Kepada suami saya Firdaus Ginting dan anak anak saya Noel Denista Ginting dan Shania Yosephin Ginting dan keluarga yang telah banyak memberi semangat dan dorongan.
Pihak-pihak yang tidak dapat saya tuliskan satu persatu tetapi begitu banyak bantuannya selama saya mengerjakan tesis ini.
Medan, Juli 2013 Hormat Saya,
Mariani Sebayang
PEMAMFAATAN MINYAK SEREH SEBAGAI ZAT ADITIF
PADA BLENDING BAHAN BAKAR SOLAR DAN BIO DIESEL
UNTUK PENURUNAN EMISI GAS BUANG
PADA KENDERAAN BERMOTOR
ABSTRAK
Penelitian tentang pemamfaatan minyak sereh (sitronellal oil ) sebagai zat aditif pada blending bahan bakar solar dengan biodiesel untuk penurunan emisi gas buang pada kenderaan bermotor telah dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan performansi motor diesel yang menggunakan bahan bakar campuran bio solar dengan zat aditif terhadap solar dan untuk memperoleh perbandingan emisi gas buang yang dihasilkan motor diesel berbahan bakar solar dengan zat aditif terhadap solar. Penelitian ini dilakukan dengan skala laboratorium , sebagai objek (bahan ) dalam penelitian ini adalah minyak sereh wangi. Perlakuan yang diperlakukan yaitu mengisolasi minyak sereh dengan destilasi Stalh dan dianalisis komponen kimianya dengan GC-MS. Dari hasil kromatografi gas minyak sereh ditemukan 15 jenis senyawa dengan kandungan senyawa utama adalah Sitronellal 33,17 %. Pemblendingan dengan bahan bakar biosolar ( B20 ) dan bahan aditif minyak sereh dilakukan pada suhu kamar dengan konsentrasi 0,1% , 0,2% , 0,3% , dan 0,4% . Dari hasil blending bahan bakar dan minyak sereh dilakukan uji karakteristik yang meliputi : densitas , viskositas , titik nyala , dan kadar air serta emisi gas buang yang terdiri dari CO , CO
2 , HC, O
2
dan NO . Hasil karateristik untuk penilaian densitas , viskositas , titik nyala dan kadar
X
air memenuhi karakteristik dari solar sebagai pembanding dan memenuhi batas spesifikasi solar. Dari hasil uji karakteristik emisi gas buang dengan menggunakan
Auto Gas Analyzer , pada blending biosolar B20 dan minyak sereh dengan konsentrasi
0,4% , diperoleh penurunan dari gas CO
2 sebesar 6,18% ; CO sebesar 0,3% : O
2
sebesar 0,45% : HC sebesar 5,36 ppm dan gas NO x sebesar 0,7 % . Dari hasil penelitian ini mengidentifikasikan bahwa penambahan zat aditif minyak sereh pada blending biosolar merupakan bahan bakar yang lebih ramah lingkungan dibandingkan tanpa menggunakan bahan aditif.
Kata kunci : Minyak sereh , Zat aditif , Biodisel , Biosolar , Emisi gas buang.
THE UTILIZATION OF LEMONGRASS OIL AS THE SUBSTANCE
OF ADDITIVE BLENDING DIESEL FUEL AND BIODIESEL TO
DECREASE EXHAUST GAS EMISSIONS IN MOTOR RACING
ABSTRACT
Research on the utilization of lemongrass oil ( oil sitronellal ) as additives blending
diesel fuel with biodiesel to decrease emissions in motor vehicles has been carried out
. This study aimed to compare the performance of diesel engines using bio- diesel fuel
blend with additives to diesel and to obtain comparative exhaust emissions produced
diesel engine fueled with diesel fuel additives for diesel . The research was carried out
with a laboratory scale , as an object ( material ) in this study is the citronella oil .
Treatment that isolates treated with lemongrass oil distillation Stalh and chemical
components were analyzed by GC - MS . From the results of gas chromatography
lemongrass oil found 15 types of compounds with the main matter content was 33.17
% Sitronellal . The blending with biodiesel fuel ( B20 ) and lemongrass oil additives
performed at room temperature with a concentration of 0.1 % , 0.2 % , 0.3 % , and 0.4
% . From the results of blending fuel oil and lemongrass oil test characteristics
include : density , viscosity , flash point , and moisture content as well as exhaust
emissions consisting of CO , CO2 , HC , O 2 and NOx . Assessment results for the
characteristics of density , viscosity , flash point and water content meets the
characteristics of diesel as a comparison and to meet specification limits solar . From
the test results with the exhaust emission characteristics using Auto Gas Analyzer , on
B20 biodiesel blending and lemongrass oils with concentrations of 0.4 % , obtained by
reduction of CO 2 gas by 6.18 %, 0.3% CO : O 2 0.45 % : HC at 5.36 ppm and NOxgases by 0.7 % . From the results of this study indicated that the addition of
lemongrass oil additives on blending biodiesel is a fuel that is more environmentally
friendly than without the use of aditif.Keywords : lemongrass oil , additives , biodiesel , Biosolar , exhaust emissions .
DAFTAR ISI
2.7 Biosolar
15
2.5.1.1 Esterifikasi
15
2.5.1.2 Transesterifikasi
16
2.5.2 KarakteristikBiosolar
17
2.6 BahanBakarSolar
19
19
15
2.7.1 KeunggulanBiosolar
20
2.7.2 KelemahanBiosolar
21
2.8 ZatAditif
21
2.9 Blending bioaditifterhadapbahanbakar solar
23
2.10 Emisi Gas buang
23
2.5.1 PembuatanBiodisel
Halaman
ABSTRAK ………………………………………………………………… i ABSTRACT …………………………………………………………….. ii KATA PENGANTAR ……………………………………………………. iii DAFTAR ISI …………………………………………………………….. v DAFTAR TABEL ………………………………………………………… viii DAFTAR GAMBAR …………………………………………………….. ix DAFTAR LAMPIRAN …………………………………………………… x BAB 1 PENDAHULUAN ……………………………………………..
2.1 TanamanSereh ………………………………………………
1
1.1 Latar Belakang ……………………………………………
1
1.2 Permasalahan ………………………………………………
3 1.3 TujuanPenelitian …………………………………………..
3 1.4 ManfaatPenelitian ………………………………………….
3 1.5 TempatPenelitian ………………………………………….
3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ……………………………………………
5
5 2.1.1 PerkembanganTeknologiPengolahanMinyakSereh..
14
6 2.1.2 MetodePenyulingan (Destilasi) ……………………..
7 2.1.3 KandunganMinyakSerehwangi …………………….
8
2.1.4 StandarMutuMinyaksereh …………………………
11
2.2 Refinery Bleached Deodorized Palm Oil
12
2.3 Metanol
13
2.4 Katalis
2.5 Biodiesel
2.11 Pengaruh zat aditif terhadap emisi gas buang
4.1.1 Hasil Trasesterifikasi RBDPO dan Hasil Isolasi Minyak sereh dari sereh wangi
4.1.4 Struktur Kimia Minyak Sereh
39
4.1.3 Hasil Analisa dengan GC-MS dari Minyak sereh
38
4.1.2 Analisa Kromatografi Gas-Spektroskopi Massa (GC-MS) Biodiesel
38
38
4.1.5 Hasil Analisis dengan GC-MS bahan bakar
4.1 Hasil Penelitian
38
37 BAB 4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
3.3.3 Diagram alir Blending MinyakserehdanBiosolar
36
3.3.2 Diagram alir proses produksiBiodiesel
35
42
44
34
4.2.1 Hasil Pengujian Densitas
2
4.2.4 Hasil Pengujian Emisi gas buang CO
59
4.2.3 Hasil Pengujian Titik nyala
59
4.2.2 Hasil Pengujian Viskositas
52
52
4.1.6 Hasil Uji Karakteristik
4.2 Pembahasan
4.1.9 Hasil pengujian Emisi gas buang Nox pada rpm 1600-2400 51
50
4.1.8 Hasil Pengujian Gas Buang O2 pada rpm 1600-2400
47
4.1.7 Hasil pengujian Emisi Gas Buang pada rpm 1600-2400
45
3.3.1 Diagram alir perolehan Minyak sereh
3.2.3.4 ProsedurPelaksanaanEmisi gas buang
25
2.12.4 Kromatografi Gas SpektrometriMassa(GC-MS)
29 BAB 3 METODE PENELITIAN
2.12.7 PengujianEmisi Gas buang
28
2.12.6 Spektrum Massa
28
2.12.5 KromatografiGas
27
27
3.1 Alat dan Bahan
2.12.3 Pengukuran Densitas
26
2.12.2 Titiknyala
26
2.12.1 Viskositas
26
2.12 Analisa Karakteristik dan Emisi gas buang
30
30
33
31
3.2.3.3 Penentuan Flash point(Titiknyala)
33
3.2.3.2 Pengukuran Densitas
32
3.2.3.1 Penentuan Viskositas
31
3.2.3 Pemblendingan atau Proses pencampuran
3.2.2 Proses pembuatan biodiesel dari RBDPO
3.1.1 Alat
30
3.2.1 Pengolahan Minyak sereh
30
3.2 Prosedur Penelitian
30
3.1.2 Bahan
30
59
4.2.5 Hasil Pengujian Emisi gas buang CO
2
60
4.2.6 Hasil Pengujian Emisi gas buang HC
60
4.2.7 Hasil Pengujian Emisi gas buang O
2
60
4.2.8 Hasil Pengujian Emisi gas buangNO X .
61 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
62
5.1 Kesimpulan
62
5.2 Saran
62 DAFTAR PUSTAKA
63 LAMPIRAN
71
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman38
51 pada rpm 1600-2400
4.9 Hasil Pengujian Gas Buang NOx pada rpm 1600-2400
2
4.8 Hasil pengujian Gas Buang O
49
4.7 Hasil Pengujian Gas Buang HC pada rpm 1600-2400
40
41
4.6 Hasil Pengujian Gas Buangan CO pada 1600-2400
2
4.5 Hasil Pengujian Gas Buangan CO
39
4.4 Hasil Uji karakteristik Biodiesel, Solar, Minyak Sereh dan Hasil Blending B20+Minyak Sereh
4.3 Hasil Analisa GC-MS Solar
2.1 Standar Mutu Minyak Sereh Wangi di Indonesia
37
4.2 Komponen Senyawa Minyak Sereh
39
4.1 Komponen senyawa biodiesel dari RBDPO
35
3.1 Komposisi blending minyak sereh, Biodiesel dan solar (B20)
28
2.4 Nilai baku mutu emisi gas buang kenderaan bermotor
19
2.3 Kualitas Minyak Solar
11
2.2 Standar Biodisel ASTM (ASTM D6751)
12
50
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
4.11 Fragmetasi dari sitronellal
4.8 Grafik % O
2
4.9 Grafik % NOx terhadap produk Bahan Bakar
52 terhadap produk Bahan Bakar
51
4.10 Spektra massa dari sitronellal
53
41
4.7 Grafik % HC terhadap produk Bahan Bakar
4.12 Spektra massa dari sitronellol
55
4.13 Fragmentasi dari sitronellol
56
4.14 Spektra massa dari geraniol
57
4.15 Pola Fragmentasi dari Geraniol
50
49
2.1 Tanaman Sereh Wangi
2.5 Reaksi Proses Transestrifikasi
6
2.2 Struktur Sitronelal
9
2.3 Struktur Geraniol
10
2.4 Struktur Sitronellol
10
13
4.6 Hasil Pengujian Gas Buang HC pada rpm 1600-2400
4.2 Kromatogram GC Sampel Minyak Sereh
30
4.3 Struktur Kimia Minyak Sereh
44
4.4 Kromatogram GC Sampel Bahan Bakar Solar
44
4.5 Hasil Pengujian Gas Buang CO pada rpm 1600-2400
48
58