Kajian Performansi Dan Emisi Gas Buang Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas Dan Premium Menggunakan Blower Sebagai Turbocharger Dan Knalpot Yang Dimodifikasi Menjadi Catalytic Converter

BAB I
PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang
Kebutuhan energi semakin bertambah seiring dengan meningkatnya

produktivitas manusia. Energi yang

digunakan sebagai bahan bakar mesin

umumnya adalah bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil yang digunakan pada mesin
otto ialah bensin. Bahan bakar fosil berwujud minyak, padat, dan gas diperoleh
dengan cara pengolahan bertahap dan memerlukan investasi yang mahal. Selain
masalah pengolahan dan investasinya yang mahal, ketersediaan sumber bahan
bakar fosil juga membutuhkan waktu yang lama.Saat ini energi alternatif mulai
dikembangkan untuk dapat memberikan solusi energi bahan bakar fosil yang
semakin menipis. Salah satu energi alternatif yang berpotensi yaitu biogas. Biogas
dihasilkan


dari

bahan

organik

proses

fermentasi/aktivitas

anaerobic

mikroorganisme menjadi gas dengan komposisi gas CH4, CO2, H2S, dan H2O.
Pemanfaatan biogas sebagai bahan bakar alternatif memiliki potensi yang
menjanjikan karena jika dibandingkan dengan bahan bakar fosil khususnya bensin
biogas memiliki keunggulan yaitu hasil pembakaran mesin yang bersih ramah
lingkungan serta sumber pengolahannya yang dapat diterapkan oleh siapa saja.
Kebutuhan energi alternatif khususnya biogas perlu lebih diperhatikan dilihat dari
potensinya dapat menggantikan bahan bakar fosil khususnya bensin pada mesin
otto. Mesin otto dengan bahan bakar biogas perlu modifikasi saluran bahan bakar

agar biogas dapat disalurkan ke dalam bahan bakar sebaik mungkin.
Padadasarnya proses pembakaran di dalam mesin masih kurang efisien atau
bisa ditingkatkan lagi dengan menggunakan alat pemampat udara yang dinamakan
turbocharger/supercharger. Alat ini bisa mengoptimalkan kapasitas udara yang
masuk ke dalam ruang bakar atau dengan kata lain campuran udara-bahan bakar
menjadi lebih merata. Penempatan turbocharger/supercharger terletak di antara
saluran masuk udara dan bahan bakar.. Emisi gas buang yang dihasilkan bahan
bakar fosil masih bisa diminimalisir dengan menggunakan alat yang dinamakan
catalytic converter. Alat ini dapat mereduksi senyawa-senyawa berbahaya yang
dihasilkan dari ruang bakar seperti CO, HC, NOx, dan lain-lain.

Di Indonesia sekarang ini, konsumsi BBM sudah mencapai 1,3 juta barel
yang lebih besar dari produksinya yaitu sekitar 1 juta barel sehingga untuk
menutupi defisit harus melakukan impor dan ditambah lagi dengan harga minyak
dunia yang terus melonjak akan memberikan dampak langsung terhadap
pembangunan Negara Indonesia. Dari data ESDM tahun 2006, Indonesia memiliki
cadangan minyak 9 miliar barel yang apabila terus dikonsumsi akan habis dalam
dua decade mendatang bila tidak ditemukan cadangan minyak yang baru. Karena
itulah motor bakar yang merupakan mesin penggerak utama yang paling banyak
digunakan saat ini harus terus dilakukan penghematan dengan meningkatkan

efisiensinya dari masa ke masa.
Berbagai macam peningkatan efisiensi untuk motor bakar sudah dilakukan
baik dalam hal pemasukan bahan bakar (PGMFI, EFI, GDI dsb), penyempurnaan
pembakaran (Twin spark plug, ignition timing), timing katup (vvti, vtec dsb) ,
pemampatan udara masuk (Supercharger dan turbocharger) dan masih banyak
pengembangan-pengembangan lainnya. Namun belum semua pengembangan
dilakukan pada motor bakar berkapasitas kecil seperti pada sepeda motor padahal
penggunaan sepeda motor sudah sangat banyak bahkan menurut data kepolisisan
RI (2011), di Indonesia penggunanya mencapai 68.839.341 unit sepeda motor, 6
kali lebih banyak dibandingkan jumlah truk, bis ataupun mobil pribadi. Juga
dengan Pembatasan bahan bakar minyak (BBM) bersubsidi terhadap kendaraan
pribadi di Indonesia diyakini akan memicu peningkatan jumlah pengguna
sepedamotor karena terjadi peralihan pemakaian alat transportasi pada masa
mendatang.

Karena itu pengembangan untuk mesin berkapasitas kecil yang

umumnya digunakan pada sepeda motor ini perlu dilakukan guna peningkatan
efisiensinya. Akhir-akhir ini negara kita disibukkan dengan berbagai analisis
tentang masalah subsidi bahan bakar minyak (BBM). Berulang kali masalah BBM

dan energi yang terkait dengan BBM ini telah menjadi topik yang menarik untuk
dianalisis dan diperdebatkan.
BBM yang berasal dari energi fosil memerlukan waktu jutaan tahun dalam
proses pembentukannya. Sebagai contoh, dari saat proses fotosintesis oleh pohon
di hutan yang menangkap energi matahari dan menyerap CO2 serta mengubahnya

menjadi senyawa hidrokarbon, untuk akhirnya dipanen sebagai batu bara,
memerlukan waktu yang dikenal sebagai skala waktu geologi.
Permasalahan umum yang dihadapi dunia pada dewasa ini adalah semakin
menipisnya cadangan bahan bakar minyak, disamping dampak negatif yang
ditimbulkan dari penggunaan bahan bakar minyak tersebut. Fenomena ini
mendorong manusia untuk berusaha mencari bahan bakar alternatif yang
diharapkan mampu mengatasi kedua permasalahan di atas secara serentak. Salah
satu jenis bahan bakar alternatif yang dimungkinkan untuk menggantikan bahan
bakar minyak, terutama yang digunakan baikuntuk kendaraan bermotor.
Biogas merupakan gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau
fermentasi dari bahan-bahan organik termasuk diantaranya kotoran manusia dan
hewan, limbah domestik (rumah tangga), sampah biodegradable atau setiap
limbah organik yang biodegradable dalam kondisi anaerobik. Kandungan utama
dalam biogas adalah metana dan karbon dioksida.Dimana gas metana dalam

biogas, bila terbakar akan relatif lebih bersih daripada batu bara, dan
menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida yang lebih
sedikit. Mesin otto pada biasa disebut sebagai mesin pembakaran dalam (internal
Cmbustin Engine) karena energi thermal didapatkan dari proses pembakaran
bahan bakar dan udara di dalam mesin dan pada saat proses pembakaran fluida
kerjanya ialah gas hasil dari pembakaran tersebut.
Pada motor bensin ini campuran bahan bakar dan udara terjadi di dalam
lubang intake, kemudian diisap masuk ke dalam silinder selama langkah
pengisapan. Kemudian campuran tersebut dimampatkan (dikompresikan) oleh
torak dalam silinder dan pada akhir langkah kompresi terjadi loncatan bunga api
listrik dari busi, akibatnya campuran bahan bakar dan udara terbakar sehingga
diperoleh tenaga panas yang kemudian dikonversikan menjadi tenaga mekanik.
Tenaga mekanik tersebut dapat menimbulkan gerak translasi pada torak dan gerak
rotasi pada poros engkol, yang pada akhirnya mesin dapat menghasilkan energi
gerak secara berkesinambungan.[1]
Dalam riset ini akan dibandingkan kinerja atau performansi mesin otto saat
menggunakan pemampatan udara pada ruang bakar dengan bahan bakar biogas
(methane 60% -70% dan gasoline). Pemampatan paksa udara pada ruang bakar

sudah umum digunakan pada mesin diesel dan mesin-mesin otto berkapasitas

besar seperti mesin V-8, V-10, dsb. Dengan demikian perlu diadakannya
pengujian performansi untuk mengetahui peningkatan yang didapatkan dari
penggunaan alat tersebut pada mesinottodengan kapasitas kecil atau dalam riset
ini ialah mesinotto yang dikopeldengan generator listrik.

1.2

Tujuan Pengujian
Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Untuk mengetahui performansi (daya, torsi, SFC, efisiensi termal, rasio
udara –bahan bakar) pada mesin otto menggunakan turbocharger-catalytic
converter berbahan bakar premium dan biogas yang berasal dari Palm Oill
Mill Effluent (POME).
2. Untuk mengetahui emisi gas buang mesin otto menggunakan turbochargercatalytic converter berbahan bakar premium dan biogas yang berasal dari
Palm Oill Mill Effluent (POME) yang mencakup kandungan CO, CO2, O2
,dan

HC.


3. Untuk mengetahui hasil pembakaran yang terjadi pada elektroda busi mesin
otto dengan penambahan turbocharger-catalytic converter berbahan bakar
premium dan biogas yang berasal dari Palm Oill Mill Effluent (POME).

1.3 Manfaat Pengujian
1. Untuk menjawab tantangan global saat ini yaitu penghematan penggunaan
bahan bakar fosil, khususnya minyak bumi yaitu premium.
2. Untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan dari penggunaan alat
pemampatan udara pada motor bakar berkapasitas kecil.
3. Untuk memberikan dukungan terhadap pemerintah dalam meningkatkan
efisiensi dan penggunaan bahan bakar alternatif pada mesin otto.
4. Untuk memaksimalkan penggunaan gas khusunya biogas yang akan
digunakan menjadi bahan bakar yang ekonomis dan ramah lingkungan.

1.4

Batasan Pengujian

1. Penelitian dilakukan di Laboratorium Motor Bakar Departemen Teknik
Mesin USU.

2. Bahan bakar yang digunakan dalam percobaan adalah premium dari
PERTAMINA, dan biogas produk PT. Multimas Nabati Asahan.
3. Mesin uji yang digunakan adalah mesin otto yang dikopel dengan generator
listrik.
4. Alat pemampat udara yang digunakan adalah jenis blower.
5. Konverter Katalitik yang digunakan adalah hasil modifikasi knalpot sepeda
motor yang ditambahkan bahan katalis berupa plat tembaga.
6. Unjuk kerja mesin yang dihitung adalah :
 Daya (Brake Power)
 Torsi (Torsion)

 Konsumsi bahan bakar spesifik (Spesific Fuel Consumption)

 Efisiensi Thermal (Thermal Efficiency)

 Rasio udara-bahan bakar atau Air-Fuel Ratio (AFR)
7. Kandungan emisi gas buang yang diamatiialah CO, CO2, HC dan O2
8. Uji performansi mesin dilakukan dengan pembebanan linear berupa modul
rangkaian lampu pijar 100 watt, 200 watt, 300 watt, 400 watt, dan 500 watt
diukur dengan voltmeter, dan amperemeter.

9. Uji emisi gas buang dilakukan dengan menggunakan alat uji emisi Sukyong
SY-GA 401.
1.5

Metodologi Pengujian
Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah

sebagai berikut :
a. Studi literatur, berupa studi kepustakaan, kajian dari buku-buku dan tulisantulisan yang terkait.
b. Browsing internet, berupa studi artikel-artikel, gambar-gambar dan buku
elektronik (e-book) serta data-data lain yang berhubungan.
c. Metode studi lapangan, yaitu dengan mengambil data dari hasil pengujian
yang dilakukan di laboratorium motor bakar fakultas teknik. Selain
itupengambilan datajuga dilakukan dari surveilapangankeLaboratorium
tempat pengambilan biogas Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS).

d. Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang ditunjuk oleh
Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

1.6


Sistematika Penulisan
Skripsi ini dibagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab adalah
sebagai berikut :

 Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang, tujuan, batasan masalah, manfaat, metode
penulisan, dan sistematika penulisan.

 Bab II : Tinjauan Pustaka

Bab ini berisikan landasan teori yang digunakan yaitu mengenai
turbocharger, catalytic converter, bahan bakar hidrokarbon, bahan bakar
biogas, karakteristik dan performansi mesin otto, dan emisi gas buang.

 Bab III : Metodologi Penelitian

Bab ini memberikan informasi mengenai tempat pelaksanaan pengujian,
bahan dan peralatan yang dipakai serta tahapan dan prosedur pengujian.


 Bab IV : Hasil dan Analisa Pengujian

Bab ini membahas tentang hasil data yang diperoleh dari setiap pengujian
melalui pembahasan perhitungan dan penganalisaan dengan memaparkan
kedalam bentuk tabel dan grafik.

 Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh.

 Daftar Pustaka

Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun laporan.

BAB II

Dokumen yang terkait

Pengaruh Campuran Bahan Bakar Premium, Hidrogen dan Etanol 99% terhadap Performansi dan Emisi Gas Buang Mesin Genset Otto

7 129 127

Uji Performansi Mesin Diesel Berbahan Bakar Lpg Dengan Modifikasi Sistem Pembakaran Dan Menggunakan Konverter Kit Sederhana

1 86 116

Kajian Performansi Dan Emisi Gas Buang Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas Dan Premium Menggunakan Blower Sebagai Turbocharger Dan Knalpot Yang Dimodifikasi Menjadi Catalytic Converter

1 18 145

Pengaruh Campuran Bahan Bakar Premium, Hidrogen dan Etanol 99% terhadap Performansi dan Emisi Gas Buang Mesin Genset Otto

0 0 28

Pengaruh Campuran Bahan Bakar Premium, Hidrogen dan Etanol 99% terhadap Performansi dan Emisi Gas Buang Mesin Genset Otto

0 0 1

Kajian Performansi Mesin Diesel Stasioner Satu Silinder Menggunakan Blower yang Dimodifikasi Menjadi Supercharger Dengan Sistem Dua Bahan Bakar (Dexlite dan Biogas)

0 1 16

Kajian Performansi Dan Emisi Gas Buang Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas Dan Premium Menggunakan Blower Sebagai Turbocharger Dan Knalpot Yang Dimodifikasi Menjadi Catalytic Converter

0 0 2

Kajian Performansi Dan Emisi Gas Buang Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas Dan Premium Menggunakan Blower Sebagai Turbocharger Dan Knalpot Yang Dimodifikasi Menjadi Catalytic Converter

0 0 26

Kajian Performansi Dan Emisi Gas Buang Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas Dan Premium Menggunakan Blower Sebagai Turbocharger Dan Knalpot Yang Dimodifikasi Menjadi Catalytic Converter

0 0 2

Kajian Performansi Dan Emisi Gas Buang Mesin Otto Berbahan Bakar Biogas Dan Premium Menggunakan Blower Sebagai Turbocharger Dan Knalpot Yang Dimodifikasi Menjadi Catalytic Converter

0 1 9