Pembuatan Gasohol dari Bioetanol Nira Aren (Arenga Pinnata Merr) Untuk Menurunkan Emisi Gas CO dan HC Pada Kendaraan Bermotor

PEMBUATAN GASOHOL DARI BIOETANOL NIRA AREN
(ARENGA PINNATA MERR) UNTUK MENURUNKAN EMISI GAS
CO DAN HC PADA KENDARAAN BERMOTOR

TUGAS AKHIR

Oleh

ICI SISKA DEWI HARAHAP
120407032

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017

Universitas Sumatera Utara

PENGARUH PEMBUATAN GASOHOL DARI BIOETANOL NIRA
AREN (ARENGA PINNATA MERR) UNTUK MENURUNKAN

EMISI GAS CO DAN HC PADA KENDARAAN BERMOTOR

TUGAS AKHIR

Oleh

ICI SISKA DEWI HARAHAP
120407032

TUGAS AKHIR INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI
SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2017

Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir dengan judul:

PEMBUATAN GASOHOL DARI BIOETANOL NIRA AREN
(ARENGA PINNATA MERR) UNTUK MENURUNKAN EMISI GAS
CO DAN HC PADA KENDARAAN BERMOTOR
Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program
Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Tugas Akhir
ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.
Demikian pernyataan ini dibuat. Apabila di kemudian hari terbukti bahwa karya ini
bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi
sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan,

Juli 2017

Ici Siska Dewi Harahap
NIM.120407032

iii
Universitas Sumatera Utara

HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir dengan judul:

PEMBUATAN GASOHOL DARI BIOETANOL NIRA AREN
(ARENGA PINNATA MERR) UNTUK MENURUNKAN EMISI GAS
CO DAN HC PADA KENDARAAN BERMOTOR
Dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program Studi
Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Tugas Akhir ini
telah diujikan pada Sidang Tugas Akhir pada 17 Juli 2017 dan dinyatakan telah
memenuhi syarat/sah sebagai Tugas Akhir pada Program Studi Teknik Lingkungan,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Medan, Juli 2017
Dosen Pembimbing

Ir. Netti Herlina., M.T.
NIP. 19680425 199903 2 004
Dosen Penguji I

Dosen Penguji II

Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi, MS
NIP.19611225 198903 1 003

Ir. Lies Setyowati., M.T.
NIP. 19700501 200012 2 001

Mengetahui
Ketua Program Studi
Pelaksana

Menyetujui
Koordinator Tugas Akhir

Ir. Netti Herlina, M.T
NIP. 19680425 199903 2 004

Isra’ Suryati, S.T., M.Si

NIP. 19790622 201404 2 001
ii
Universitas Sumatera Utara

PRAKATA

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT, karena atas rahmat dan karuniaNya sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan Tugas Akhir
dengan judul “Pembuatan Gasohol dari Bioetanol Nira Aren (Arenga Pinnata Merr)
Untuk Menurunkan Emisi Gas CO dan HC Pada Kendaraan Bermotor”, berdasarkan
hasil penelitian yang penulis lakukan di Laboratorium Pusat Industri Kimia, Departemen
Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Tugas Akhir ini merupakan
salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Hasil penelitian ini ditujukan untuk membuat bahan bakar aditif dari bioetanol nira aren
untuk menurunkan emisi gas CO dan HC pada kendaraan bermotor jenis Yamaha Mio
GT Eagle Eye tahun 2015. Selain itu dengan menggunakan nira aren sebagai bahan baku
pembuatan bioetanol, diharapkan dapat memberikan bahan baku alternatif untuk
pembuatan bahan bakar terbarukan di masa yang akan datang.

Selama melakukan penelitian hingga penulisan Tugas Akhir ini, penulis banyak

mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis. Untuk itu secara
khusus penulis mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya
kepada:
1. Ibu Ir. Netti Herlina, M.T, selaku dosen pembimbing yang telah bersedia
meluangkan waktu untuk mendidik, memberi pengarahan, diskusi dan bimbingan
serta persetujuan sehingga Tugas Akhir ini dapat selesai dengan baik.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi Lubis, MS dan Ibu Ir. Lies Setyowati., M.T,
selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan untuk
kesempurnaan Tugas Akhir ini.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu
penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.
Semoga Tugas Akhir ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

iii
Universitas Sumatera Utara

Medan,

Juli 2017

Penulis
Ici Siska Dewi Harahap

iv
Universitas Sumatera Utara

DEDIKASI
Rasa hormat dan terimakasih yang sebesar-besarnya penulis ucapkan kepada orang tua
tercinta, Ibu Surya Darmi, SH yang selalu setia dan berjuang sangat keras serta selalu
menjadi motivasi bagi penulis, selalu mendukung, dan memberikan do’a tulus yang
tiada hentinya selama melaksanakan studi serta dalam proses penelitian dan pengerjaan
tugas akhir hingga tugas akhir ini terselesaikan dengan baik.

Penulis juga mengucapkan terima kasih yang sebesar besarnya kepada :
1. Kedua orang tua penulis Alm. Sori Monang Harahap, SE. MM dan Ibu Surya Darmi,
SH dan abang penulis, Tommy Harould Harahap serta adik penulis Vira Maya Sari
Harahap, terimakasih atas cinta dan kasih sayang serta do’a dan motivasi yang telah
diberikan selama ini.
2. Ricky Leo, terimakasih atas cinta, kasih sayang dan bantuan baik berupa materi dan
motivasi yang telah diberikan selama penulis menempuh studi.

3. Tante Susi dan Om Safar yang telah banyak memberikan bantuan baik berupa materi
dan motivasi yang telah diberikan kepada penulis.
4. Mak uwo Suna dan Mak Wati yang selalu ada membantu penulis hingga penulis
menyelesaikan studi.
5. Kakak Ipar Penulis Melinda Lubis, yang selalu memberikan motivasi kepada penulis.
6. Sepupu penulis Syahdian Alamsyah yang telah membantu penulis selama penelitian.
7. Ibu Isra’ Suryati, S.T.,M.T, selaku Koordinator Tugas Akhir dan Dosen Pembimbing
Akademik Program Studi Teknik Lingkungan USU.
8. Bapak Dr. Amir Husin, S.T., dan Ibu Meutia nurfahasdi, S.T., M.Eng, yang telah
bersedia meluangkan waktu untuk, diskusi dan membimbing penulis sehingga Tugas
Akhir ini dapat selesai dengan baik.
9. Seluruh Dosen/Staf Pengajar Program Studi Teknik Lingkungan USU yang telah
memberikan banyak sekali ilmu yang sangat berharga kepada penulis.
10. Pegawai Administrasi Program Studi Teknik Lingkungan USU, Kak Yani dan Ibu
Gesti yang selama ini banyak membantu penulis.
11. Adik adik penulis, Devina dan Vega yang telah banyak membantu penulis selama
melakukan penelitian.

v
Universitas Sumatera Utara

12. Teman-teman seperjuangan stambuk 2012 di Teknik Lingkungan USU, Ian, Ayu,
Andre, Pinem, dan teman teman lainnya yang telah memberi dukungan dan
semangat dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

vi
Universitas Sumatera Utara

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Ici Siska Dewi Harahap
NIM : 120407032
Tempat/Tgl.Lahir : Medan, 5 April 1994
Nama orang tua
Ayah : Alm. Sori Monang Harahap, SE., MM.
Ibu : Surya Darmi, SH.
Alamat orang tua :
Jalan Rawa Cangkuk 3 No. 5 Medan

Asal Sekolah

 TK Aisyah Bustanul Athfal Medan, tahun 1999-2000


SD Negeri 0608013 Medan, tahun 2000-2006



SMP Negeri 6 Medan, tahun 2006-2009



SMA Tamansiswa Medan, tahun 2009-2012

Pengalaman Organisasi/ Kerja:
1. Himpunan Mahasiswa Teknik Lingkungan (HMTL) FT USU periode
2013/2014 sebagai anggota Bidang Mentoring
2. Kerja Praktek di PT. Infineon Technologies Batam, Tahun 2016
Artikel yang telah dipublikasikan dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah
1.

vii
Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan bahan bakar gasohol dari bioetanol nira aren yang
dapat mengurangi emisi gas buang CO (Karbon monoksida) dan HC (Hidrokarbon) pada
kendaraan bermotor. Variabel yang diamati dalam penelitian ini adalah waktu optimum
fermentasi nira aren dan variasi campuran gasohol yang dihasilkan. Tahap pertama untuk
menghasilkan gasohol adalah dengan melakukan proses fermentasi, kemudian dilanjutkan
dengan proses destilasi menggunakan kalsium oksida (CaO) dan adsorben zeolit alam, setelah
itu menentukan konsentrasi dari berbagai variasi campuran gasohol dan tahap terakhir adalah
melakukan uji emisi terhadap variasi bahan bakar gasohol yang dihasilkan. Hasil penelitian ini
menunjukkan waktu fermentasi optimum nira aren adalah 2 hari atau 48 jam, sedangkan
pemurnian

menggunakan

kalsium

oksida

(CaO)

menunjukkan

kemurnian

tertinggi

dibandingkan dengan zeolit alam, dengan nilai kemurnian sebesar 99.98%, dan untuk
penurunan emisi gas CO dan HC pada kendaraan bermotor Yamaha Mio Eagle eye tahun 2015,
campuran gasohol sebesar E20 (20% bioetanol + 80% bensin) menunjukkan angka penurunan
emisi terbesar yaitu gas CO sebesar 0.015 ppm dan gas HC sebesar 4.88 ppm.

Kata kunci : adsorben, bioetanol, nira aren, gasohol, polutan

viii
Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT
The purpose of this study is to produce gasohol from bioethanol which produced from palm
sugar that can reduce CO (Kabon monoxide) and HC (Hidrocarbon) exhaust emissions in motor
vehicles. The variables of this research are optimum time of fermentation palm sugar and
variation of gasohol produced. The first stage to produce the gasohol is fermentation process,
then distillation process using calcium oxide (CaO) and natural zeolite adsorbent, then
determine the variation of gasohol and the last step is to test the emission of gasohol variation
produced. The results of this study showed that the optimum fermentation time of palm sugar is
2 days or 48 hours, while purification using calcium oxide (CaO) showed the highest purity
compared with natural zeolite, with 99.98% purity value, and for CO and HC emission
reduction of motor vehicles Yamaha Mio Eagle eye year 2015, Gasohol E20 (20% bioethanol +
80% gasoline) showed the largest emission reduction rate is 0.015 ppm and 4.88 ppm
respectively.

Keywords : adsorbent, bioethanol, sugar palm, gasohol, emissions.

ix
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

i

LEMBAR PENGESAHAN

ii

PRAKATA

iii

DEDIKASI

v

RIWAYAT HIDUP

vi

ABSTRAK

vii

ABSTRACT

viii

DAFTAR ISI

xi

DAFTAR GAMBAR

xii

DAFTAR TABEL

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

xiv

BAB I

PENDAHULUAN

I-1

1.1 Latar Belakang

I-1

1.2 Rumusan Masalah

I-6

1.3 Tujuan Penelitian

I-6

1.4 Ruang Lingkup

I-6

1.5 Manfaat Penelitian

I-7

TINJAUAN PUSTAKA

II-1

2.1 Bahan Bakar

II-1

2.2 Bensin

II-2

2.3 Nira Aren

II-8

2.4 Fermentasi

II-11

BAB II

x
Universitas Sumatera Utara

2.5 Saccharomyces cereviceae

II-13

2.6 Ragi

II-14

2.7 Urea

II-15

2.8 Pemurnian Bioetanol

II-15

2.9 Gasohol

II-20

2.10 Air Fuel Ratio

II-23

2.11 Emisi Gas Buang

II-25

2.12 Gas CO (Karbonmonoksida)

II-29

2.13 Gas HC (Hidrokarbon)

II-30

2.14 Uji Emisi Gas Buang

II-31

2.15 Ambang Batas Emisi Kendaraan

II-32

BAB III METODE PENELITIAN

III-1

3.1 Metodologi Penelitian

III-1

3.2 Lokasi Penelitian

III-1

3.3 Variabel Penelitian

III-1

3.3.1 Variabel Tetap

III-2

3.3.2 Variabel Berubah

III-2

3.4 Bahan dan Peralatan

III-2

3.4.1 Bahan

III-2

3.4.2 Peralatan

III-3

3.5 Prosedur Penelitian

III-4

3.5.1 Prosedur Fermentasi

III-4

3.5.2 Prosedur Pemurnian Bioetanol

III-4

3.5.2.1 Pemurnian Bioetanol dengan Kalsium Oksida

III-4

3.5.2.2 Pemurnian Bioetanol dengan Zeolit Alam

III-5

3.5.3 Proses Pembuatan Gasohol dan Uji Emisi

III-5

3.6 Flowchart Percobaan

III-6

3.6.1 Flowchart Fermentasi

III-6

3.6.2 Flowchart Pemurnian Bioetanol

III-7

3.6.2.1 Flowchart Pemurnian Bioetanol dengan Kalsium Oksida

III-7

3.6.2.2 Flowchart Pemurnian Bioetanol dengan Zeolit Alam

III-8

xi
Universitas Sumatera Utara

3.6.3 Flowchart Pembuatan Gasohol dan Uji Emisi

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

III-9

IV-1

4.1 Hasil Analisa Nira Aren (Arenga Pinnata Merr)

IV-1

4.2 Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Konsentrasi Bioetanol

IV-3

4.3 Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Gula yang Dikonversi

IV-5

4.4 Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Nilai pH

IV-7

4.5 Pengaruh Penambahan CaO dan Zeolit Pada Pemurnian Bioetanol

IV-9

4.5.1 Pengaruh Penambahan CaO Pada Proses Destilasi

IV-9

4.5.2 Pengaruh Penambahan Adsorben Zeolit

IV-10

4.6 Spesifikasi Yamaha Mio GT Eagle Eye tahun 2015

IV-13

4.7 Variasi Campuran Gasohol

IV-15

4.8 Pengaruh Penurunan Emisi Gas CO dan HC pada Variasi Campuran
Gasohol

IV-15

4.8.1 Pengaruh Penurunan Emisi Gas CO pada Variasi Campuran
Gasohol

1V-15

4.8.2 Pengaruh Penurunan Emisi Gas HC pada Variasi Campuran
Gasohol

BAB V

IV-18

KESIMPULAN DAN SARAN

V-1

5.1 Kesimpulan

V-1

5.2 Saran

V-2

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN 1
LAMPIRAN 2
LAMPIRAN 3
LAMPIRAN 4
LAMPIRAN 5

xii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1

Flowchart Prosedur Fermentasi

IV-6

Gambar 3.2.1 Flowchart Pemurnian Bioetanol dengan Kalsium Oksida

IV-7

Gambar 3.2.2 Flowchart Pemurnian Bioetanol dengan Zeolit Alam

IV-8

Gambar 3.3

Flowchart Pembuatan Gasohol dan Uji Emisi

IV-10

Gambar 4.1

Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Konsentrasi Bioetanol

IV-4

Gambar 4.2
Gambar 4.3
Gambar 4.4

Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Gula yang Dikonversi
Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Nilai Ph
Pengaruh Penurunan Emisi Gas CO pada Variasi Campuran

IV-7
IV-9

Gasohol
Gambar 4.5

IV-17

Pengaruh Penurunan Emisi Gas HC pada Variasi Campuran
Gasohol

IV-20

xiii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1

Penelitian Yang Telah Dilakukan Tentang Pembuatan Bioetanol dan

I-4

Gasohol dari Berbagai Bahan Baku
Tabel 2.1

Karakteristik kadar etanol, kadar gula, dan kadar pH etanol

II-5

Tabel 2.2

Sifat Fisika Bioetanol

II-8

Tabel 2.3

Komposisi nira dari berbagai tanaman palma

II-9

Tabel 2.4

Perkiraan luas tanaman aren di Indonesia

II-10

Tabel 2.5

Perbandingan sifat fisika dan kimia antara etanol dengan bensin

II-21

Tabel 2.6

Komposisi dari beberapa campuran gasohol

II-22

Tabel 2.7

Ambang batas emisi gas buang kendaraan bermotor

II-32

Tabel 4.1

Karakteristik nira aren (pada 100 ml)

IV-2

Tabel 4.2

Konsentrasi bioetanol terhadap waktu fermentasi

IV-3

Tabel 4.3

Konsentrasi bioetanol terhadap gula

IV-5

Tabel 4.4

Penurunan pH terhadap waktu fermentasi

IV-7

Tabel 4.5

Data Pengamatan Menggunakan Metode GC (Gas Chromatography)

IV-9

Tabel 4.6

Data Pengamatan Menggunakan Metode GC (Gas Chromatography)

IV-11

Tabel 4.7

Spesifikasi Yamaha Eagle eye Tahun 2015

IV-13

Tabel 4.8

Penurunan emisi gas CO terhadap variasi gasohol

IV-16

Tabel 4.9

Penurunan emisi gas HC terhadap variasi gasohol

IV-18

xiv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1 ANALISIS KARAKTERISTIK BAHAN

L-1

L1.1 Analisis Karakteristik Bahan

L-1

LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN RASIO C/N

L-3

L2.1 Perhitungan Kebutuhan NPK dalam 100 ml substrat

L-3

L2.2 Perhitungan Kadar masing masing N, P K dalam Komposisi

L-3

LAMPIRAN 3 NILAI KALIBRASI ALKOHOLMETER

L-5

L3.1 Nilai Kalibrasi Alkohol Meter

L-5

LAMPIRAN 4 NILAI AFR DARI SETIAP CAMPURAN GASOHOL

L-6

L4.1 Perhitungan Nilai AFR Gasohol E10

L-6

L4.2 Perhitungan Nilai AFR Gasohol E15

L-6

L4.3 Perhitungan Nilai AFR Gasohol E20

L-6

LAMPIRAN 5 DOKUMENTASI PENELITIAN

L-7

L5.1 Foto Bahan Baku Nira Aren

L-7

L5.2 Foto Analisis Kadar Gula Nira Aren dengan Refraktometer

L-7

L5.3 Foto Proses Fermentasi

L-

L5.4 Foto Proses Destilasi

L-11

L5.5 Foto Proses Perendaman Bioetanol Menggunakan Zeolit Alam

L-12

L5.6 Uji Emisi Gas CO dan HC

xv
Universitas Sumatera Utara