Penerapana Logika Fuzzy Untuk Uji Kelayakan Mutu Biodiesel Jarak Pagar Sebagai Bahan Bakar Pembangkit Listrik
PENERAPAN LOGIKA FUZZY UNTUK UJI KELAYAKAN MUTU BIODIESEL
JARAK PAGAR SEBAGAI BAHAN BAKAR PEMBANGKIT LISTRIK
Ashari
Program Studi Teknik Informatika
Sekolah Tinggi Manajemen Informatika dan Komputer AKBA
ashari.akba36@gmail.com
ABSTRAK
Biodiesel jarak pagar merupakan bahan bakar terbarukan karena bahan bakunya
dibudidayakan oleh manusi, selanjutnya dipanen dan diolah manusia menjadi bahan bakar.
Salah satu dari kegunaan bahan bakar tersebut adalah untuk pembangkit listrik tenaga diesel.
Namun, untuk penggunaannya sebagai bahan bakar pembangkit listrik dibutuhkan biodiesel
jarak pagar yang bermutu tinggi atau sesuai standar kualitas kelayakan mutu biodiesel
minimal sesuai Standar Nasional Indonesia (SNI). Penerapan logika fuzzy digunakan untuk
membantu menentukan kelayakan mutu biodiesel jarak pagar sebelum dimanfaatkan sebagai
bahan bakar pembangkit listrik.
Dalam sistem ini dilakukan proses pengujian kelayakan mutu biodiesel jarak pagar.
Penentuan kelayaan mutu menggunakan 5 (lima) parameter yang direkomendasikan dari SNI
biodiesel yaitu densitas (massa jenis) atau spesific gravity, titik nyala, bilangan setana,
viskositas, dan bilangan netralisasi. Basis pengetahuan berupa aturan dari kombinasi
himpunan fuzzy semua parameter sebagai pendukung pengambilan keputusan layak tidaknya
mutu biodiesel jarak pagar sebagai bahan bakar pembangkit listrik.
Sistem ini mampu memutuskan apakah mutu biodiesel jarak pagar yang ada dapat
dikatakan sangat layak, layak, kurang layak atau tidak layak untuk dijadikan sebagai bahan
bakar pembangkit listrik. 90% dari mutu biodiesel jarak pagar yang diuji coba ternyata
dinyatakan layak. Parameter lainnya memerlukan penelitian lebih lanjut untuk mengkaji mutu
kelayakan biodiesel jarak pagar.
Keyword : logika fuzzy, kelayakan mutu, biodiesel, jarak pagar, bahan bakar pembangkit
1. Pendahuluan
Krisis bahan bakar minyak (BBM)
dewasa ini mendorong pencarian sumber
bahan bakar alternatif terbarukan. Salah
satu sumber bahan bakar terbarukan adalah
tanaman. Bahan bakar dari tanaman yang
dikembangkan
sesuai
blue
print
pengelolaan energi nasional adalah
biodiesel, bioetanol dan bio oil. Biodiesel
digunakan untuk bahan bakar mesin-mesin
diesel,
sedangkan
bioetanol
untuk
pengganti bahan bakar bensin dan bio oil
untuk pengganti minyak bakar atau minyak
tanah.
1
Pemanfaatan biofuel sebagai pengganti
BBM lebih mengandalkan bahan baku
kelapa sawit dengan alasan bahwa kelapa
sawit diproduksi secara massal. Hal ini
tentu saja akan bersaing dengan
penggunaannya sebagai bahan pangan.
Oleh karena itu, pemanfaatan jarak pagar
sebagai bahan baku biofuel sedang
digalakkan. Hasil produksi jarak pagar
tidak dapat dijadikan bahan pangan, tetapi
hanya untuk bahan bakar. Keadaan ini
akan menjamin pasokan bahan baku
biofuel untuk masa yang akan datang.
Tanaman
jarak
pagar
mudah
dibudidayakan daripada kelapa sawit.
Tanaman ini dapat tumbuh dimana saja,
lahan tandus sekalipun. Peluang budidaya
bukan suatu masalah, bahkan pemerintah
telah mencanangkan penanaman jarak
pagar massal dengan target luasan 1 juta
hektar. Hal ini menunjukkan peluang
pengembangan biodiesel jarak pagar
sebagai bahan bakar semakin terbuka.
Minyak jarak pagar dapat langsung
dimanfaatkan
untuk
mengoperasikan
genset dan mesin pembangkit listrik.
Selain itu dapat dimanfaatkan sebagai
minyak bakar untuk kompor, penghangat
ayam broiler, dan lampu penerangan.
Sebelum menggunakan minyak ini
sebaiknya dilakukan pengolahan lebih
lanjut untuk menghilangkan kandungan
lemak dan gum didalamnya. Untuk itu
diperlukan pengolahan dengan teknologi
tran-sterrifikasi menggunakan etanol atau
metanol. Hasil dari proses pengolahan ini
akan jauh lebih bagus digunakan sebagai
bahan bakar pembangkit listrik utnuk
mengurangi ketergantungan terhadap BBM
fosil.
Sebelum pemanfaatan biodiesel jarak
pagar sebagai bahan bakar pembangkit
diperlukan proses pengolahan dari minyak
mentah menjadi minyak jarak murni dan
selanjutnya diproses lebih lanjut menjadi
biodiesel. Biodiesel jarak pagar hasil dari
proses pengolahan dengan teknologi transesterifikasi harus memenuhi persyaratan
kualitas mutu bio diesel jarak pagar untuk
pembangkit listrik.
Spesifikasi biodiesel jarak pagar
sebagai bahan bakar pembangkit listrik
disarankan memenuhi persyaratan mutu
sebagai berikut : Spesific gravity 0.840 –
0.920 g/cm3 pada 20oC, titik nyala 100 oC,
bilangan setana 51, viskositas 2,3 – 6,0
mm2/s pada 40oC, dan bilangan netralisasi
0,8 mg KOH/g.
Penerapan logika fuzzy diharapkan
membantu dalam penentuan kriteria
kelayakan mutu biodiesel jarak pagar
sebagai bahan bakar pembangkit listrik.
Logika fuzzy digunakan sebagai suatu cara
untuk menenukan permasalahan dari input
menuju output yang diharapkan. Logika
fuzzy dianggap sebagai kotak hitam yang
menghubungkan antara input dan output.
Kotak hitam berisi cara atau metode yang
digunakan untuk mengolah data input dan
output dalam bentuk informasi yang baik.
Logika fuzzy memiliki toleransi terhadap
data yang tidak tepat.
Bagaimana menentukan mutu biodiesel
jarak pagar layak atau tidak layak
digunakan
sebagai
bahan
bakar
pembangkit listrik merupakan sebuah
permasalahan yang harus dipecahkan. Oleh
karena itu akan dibuat sebuah aplikasi
untuk menguji kelayakan mutu biodiesel
jarak pagar yang akan digunakan sebagai
2
bahan bakar pembangkit listrik dengan
menggunakan logika fuzzy.
2. Kelayakan Mutu Biodiesel Jarak
Pagar
Kelayakan mutu biodiesel jarak pagar
harus memenuhi standar mutu yang
ditetapkan. Standar tersebut mengacu pada
Standar Nasional Indonesia (SNI) No. 047182-2006 tentang biodiesel. Sebelum SNI
tersebut keluar, hasil pembuatan biodiesel
mengacu pada standar yang di sebut E DIN
51606 Standar.
Karakteristik biodiesel jarak pagar
dengan beberapa standar mutu yang dapat
diukur atau diestimasi berdasarkan
parameter densitas atau Spesific gravity
(g/cm3 pada 20oC), titik nyala (oC),
bilangan setana , viskositas ( mm2/s pada
30oC), dan bilangan netralisasi ( mg
KOH/g).
2.1. Klasifikasi Kelayakan Mutu
Minyak jarak yang diproses menjadi
biodiesel mempunyai persyaratan kualitas
tertentu. Kelayakan mutu disesuaikan
dengan spesifikasi yang diharapkan untuk
digunakan pada mesin-mesin tertentu.
Persyaratan
yang
harus
dipenuhi
mempunyai batasan kisaran minimum,
optimum
dan
maksimum.
Untuk
menentukan spesifikasi kelayakan mutu
biodiesel dikaitkan dengan kualitas dan
karakteristik biodiesel. Kualitas biodiesel
jarak pagar yang optimum merupakan
batasan standar mutu kelayakan yang
sangat layak (M1), sedangkan kualitas
biodiesel jarak pagar yang dibawah
optimum merupakan batasan standar mutu
yang layak (M2) dan/atau kurang layak
(M3). Selain batasan tersebut, maka
tergolong katgoeri tidak layak (N).
Penilaian kelayakan mutu biodiesel
jarak pagar dibedakan menurut tingkatan
berikut:
a. Mutu M1 Sangat Layak
Mutu
sangat
layak
merupakan
biodiesel jarak pagar yang tidak
mempunyai faktor pembatas yang berarti
atau nyata terhadap penggunaan secara
kontinyu atau faktor pembatas bersifat
minor dan tidak akan berpengaruh terhadap
penggunaan bahan bakar pembangkit
listrik secara keseluruhan.
b. Mutu M2 Layak
Mutu layak merupakan biodiesel jarak
pagar yang mempunyai faktor pembatas
dan faktor ini akan berpengaruh terhadap
penggunaan bahan bakar pembangkit
listrik, memerlukan tambahan masukan
sebelum pemanfaatannya.
c. Mutu M3 Kurang Layak
Mutu kurang layak merupakan
biodiesel jarak pagar yang mempunyai
faktor pembatas yang berat dan faktor ini
akan
sangat
berpengaruh
terhadap
penggunaan bahan bakar pembangkit
listrik, memerlukan tambahan masukan
jauh
lebih
banyak
sebelum
pemanfaatannya,
memerlukan
proses
pengolahan lebih lanjut.
d. Mutu N Tidak Layak
Mutu tidak layak merupakan biodiesel
jarak pagar yang mempunyai faktor
pembatas yang sangat berat dan/atau tidak
dapat digunakan sebagai bahan bakar
pembangkit listrik.
2.2. Parameter Kelayakan Mutu
Paramter yang digunakan sebagai
persyaratan kelayakan mutu biodiesel jarak
pagar, yaitu densitas atau Spesific gravity
(g/cm3 pada 20oC), titik nyala (oC),
bilangan setana, viskositas ( mm2/s pada
30oC), dan bilangan netralisasi ( mg
KOH/g).
3
a.
Massa Jenis atau Spesific gravity
(g/cm3 pada 20oC)
Tabel 2.2. Karakteristik Biodiesel
Sesuai Parameter Titik Nyala
Massa
jenis
menunujukkan
perbandingan berat persatuan volume.
Karakteristik ini berkaitan dengan
nilai kalor dan daya yang dihasilkan
oleh mesin diesel per satuan volume
bahan
bakar.
Jika
biodiesel
mempunyai massa jenis melebihi
ketentuan akan terjadi reaksi tidak
sempurna pada konversi minyak
nabati. Massa jenis yang baik
digunakan adalah kisaran 0.840 –
0.920 g/cm3 pada 20oC.
Titik
Nyala
c.
Spesifi
c
gravit
y
b.
M2
M3
N
0,850,89
0,840,85
atau
0,890,92
0,80 0,84
atau
0,92 0,95
< 0,80
atau
> 0,95
Titik nyala (oC)
Titik nyala (flash point) adalah titik
temperature
terendah
yang
menyebabkan bahan bakar dapat
menyala. Penentuan titik nyala
berkaitan
dengan
keamanan
penyimpanan dan penanganan bahan
bakar. SNI biodiesel menetapkan
o
minimum
100
C
untuk
mengeliminasi kontaminasi metanol
akibat konversi minyak nabati yang
tidak sempurna.
M2
M3
>100
10095
95-90
N
< 90
Bilangan setana
Angka
setana
menunjukkan
kemampuan bahan bakar untuk
menyala sendiri (auto ignition).
Normal setana memiliki angka setana
(C16H34) 100. Angka setana suatu
bahan bakar didefinisikan sebagai
persentase volume dari normal setana
dengan campuran alpha methyl
naptalene (C10H7CH3) atau dengan
heptamethylnonane (C16H34). Angka
setana yang tinggi menunjukkan
bahwa bahan bakar dapat menyala
pada temperature yang relatif rendah,
sebaliknya angka setana yang rendah
menunjukkan bahan bakar baru dapat
menyala pada temperature yang relatif
tinggi.
Tabel 2.1. Karakteristik Biodiesel
Sesuai Parameter Spesific gravity
M1
M1
Tabel 2.3. Karakteristik Biodiesel
Sesuai Parameter Bilangan Setana
Bilangan
Setana
d.
M1
M2
M3
N
>51
41 51
35 40
>3
5
Viskositas ( mm2/s pada 40oC)
Viskositas adalah tahanan yang
dimiliki fluida yang dialirkan dalam
pipa kapiler terhadap gaya grafitasi.
Biasanya dinyatakan dalam waktu
yang diiperlukan untuk mengalir pada
4
jarak tertentu. Jika viskositas semakin
tinggi, tahanan akan mengalir semakin
tinggi.Karaketeristik
ini
sangat
penting karena mempengaruhi kinerja
injektor pada mesin pembangkit
listrik. Viskositas yang ditetapkan
adalah 2,3 – 6,0 mm2/s pada 40oC.
Tabel 2.4. Karakteristik Biodiesel
Sesuai Parameter Viskositas
Viskosit
as
e.
3.1. Fungsi Keanggotaan
M1
M2
M3
N
2,3–
6,0
1,52,3
atau
6,06,5
1,0 –
1,5
atau
6,57,0
< 1,0
atau
> 7,0
Bilangan netralisasi ( mg KOH/g)
Angka asam yang tinggi merupakan
indikator
biodiesel
masih
mengandung asam lemak bebas.
Berarti biodiesel bersifat korosif dan
dapat menimbulkan gejala atau
injektor pada mesin pembangkit
listrik.
Tabel 2.5. Karakteristik Biodiesel
Sesuai Parameter Bilangan Netralisasi
Bilanga
n
netralis
asi
keanggotaan dari sebuah nilai yang
kemudian digunakan untuk menentukan
hasil yang ingin diperoleh berdasarkan atas
spesifikasi yang telah ditentukan. Konsepkonsep dalam logika fuzzy adalah fungsi
keanggotaan, himpunan fuzzy dan aturan
fuzzy.
M1
M2
M3
N
< 0,8
0,8 1,0
1,0 –
1,2
> 1,2
3. Logika Fuzzy
Logika fuzzy merupakan salah satu
pembentuk soft computing. Logika Fuzzy
bekerja dengan menggunakan derajat
Fungsi Keanggotaan (membership
function) adalah suatu kurva yang
menunjukkan pemetaan titik-titik input
data ke dalam nilai keanggotaannya (sering
juga disebut dengan derajat keanggotaan)
yang memiliki interval antara 0 sampai 1.
Nilai ini menunjukkan kekuatannya dalam
himpunan.
Fungsi
keanggotaan
µ
memetakan elemen x, dari himpunan
semesta X ke sebuah bilangan µ(x) yang
menentukan derajat keanggotaan dari
elemen himpunan fuzzy A. Persamaan
sebagai berikut :
A = {(x, µA(x))|x ε X}
(2.1)
Salah satu cara yang dapat digunakan
untuk mendapatkan nilai keanggotaan
adalah dengan melalui pendekatan fungsi.
Ada beberapa fungsi yang bisa digunakan.
a. Representasi Linear
Pada representasi linear, pemetaan
input ke derajat keanggotannya
digambarkan sebagai suatu garis lurus.
Bentuk ini paling sederhana dan
menjadi pilihan yang baik untuk
mendekati suatu konsep yang kurang
jelas.
Ada 2 keadaan himpunan fuzzy yang
linear. Pertama, kenaikan himpunan
dimulai pada nilai domain yang
memiliki derajat keanggotaan nol [0]
bergerak ke kanan menuju ke nilai
5
domain yang memiliki derajat
keanggotaan lebih tinggi
b. Representasi Kurva Segitiga
Kurva Segitiga pada dasarnya
merupakan gabungan antara 2 garis (linear)
c. Representasi Kurva Trapesium
Kurva Segitiga pada dasarnya seperti
bentuk segitiga, hanya saja ada
beberapa titik yang memiliki nilai
keanggotaan 1.
Aturan Fuzzy adalah pernyataan IF-THEN
dimana beberapa kata dalam pernyataan
tersebut
ditentukan
oleh
fungsi
keanggotaan. Aturan Fuzzy tersebut
dinyatakan sebagai berikut:
IF THEN
Proposisi 1 dinamakan antecedent atau
premis, sedangkan proposisi 2 dinamakan
consequent atau kesimpulan.
Metode Max:
µAUB=max(µA (x), µB(y))
(2.2)
Metode Min:
µA∩B=min(µA (x), µB(y))
(2.3)
c. Defuzzyfikasi
Input
dari
defuzzifikasi
adalah
himpunan fuzzy yang diperoleh dari
komposisi
aturan-aturan
fuzzy,
sedangkan output yang dihasilkan
berupa suatu bilangan pada domain
himpunan fuzzy tersebut. Dengan
demikian, maka jika diberikan suatu
himpunan fuzzy dalam range tertentu
harus dapat diambil suatu nilai crisp
tertentu sebagai output. Metode
centroid digunakan oleh defuzzyfikasi
dalam sistem ini.
Z ¿=
3.2. Mesin Infrensi
Σzμ( z )
Σμ( z )
(2.4)
Untuk mendapatkan output diperlukan tiga
tahapan, yaitu:
a. Pembentukan
(Fuzzyfikasi)
Himpunan
Fuzzy
Dalam Fuzzyfikasi variable input
(crisp) dari system fuzzy di transfer ke
dalam himpunan fuzzy untuk dapat
digunakan dalam perhitungan nilai
kebenaran dari premis pada setiap
aturan dalam basis pengetahuan.
b. Inferensi
Dimana Z* adalah nilai yang
terdefuzzyfkasi, µ(z) adalah derajat
keanggotaan dari z dan z adalah nilai
output.
4. Pengujian
Pengujian dilakukan terhadap beberapa
sampel produksi minyak jarak baik dalam
JSO maupun biodiesel minyak jarak.
Berdasarkan hasil uji kelayakan mutu
maka diperoleh beberapa kondisi atau hasil
sebagaimana pada Tabel 4.1.
Infrensi diaplikasikan untuk masingmasing aturan
basis pengetahuan.
Metode yang dipakai adalah metode
Max-Min.
6
Tabel 4.1. Hasil mutu Produksi Biodiesel
Minyak Jarak
No.
pernyataan
Kondisi
Parameter
1
Besarnya
densitas atau
Spesific
gravity
(g/cm3 pada
20oC)
perolehan
biodiesel
minyak jarak
0,850,92
densitas
atau
Spesific
gravity
Besarnya titik
nyala
pada
o
C) perolehan
biodiesel
minyak jarak
>100
Besarnya
Bilangan
Setana
perolehan
biodiesel
minyak jarak
>51
Besarnya
Viskositas
(mm2/s) pada
30oC)
perolehan
biodiesel
minyak jarak
2,3–6,0
Besarnya
Bilangan
netralisasi
(mg KOH/g)
perolehan
biodiesel
minyak jarak
< 0,8
2
3
4
5
Himpunan
Fuzzy
dan
derajat
keanggotaan setiap parameter sesuai
dengan Tabel 4.2.
Tabel 4.2. Himpunan Fuzzy dan
Derajat Keanggotaan
Deraja
t
Keang
gotaan
Baik
0,5
Baik
Sekali
0,5
Parameter
1
densitas
atau
Spesific
gravity
16.5
2
Titik
Nyala
20
Baik
Sekali
1
3
Bilangan
setana
20
Baik
Sekali
1
4
Viskositas
16.5
Baik
0,5
Baik
Sekali
0,5
Baik
sekali
1
5
Viskosita
s
Himpunan
Fuzzy
No
titik nyala
Bilangan
Setana
Nilai
Para
mete
r
Bilangan
netralisasi
20
Berdasarkan sistem yang ada, 90%
dari data hasil pengujian mutu biodiesel
jarak pagar dinyatakan layak untuk
dijadikan bahan bakar pembangkit listrik.
Bilangan
netralisasi
Data hasil pengujian kelayakan mutu
biodiesel jarak pagar yang sedikit
mempengaruhi nilai kelayakan adalah
masih adanya produksi biodiesel yang
mempunyai densitas diatas 0,9 g/cm3 dan
viskositas pada kisaran 6,2 mm 2/s.
Pengaruh densitas dan viskositas akan
mempengaruhi keausan mesin pembangkit,
emisi dan dapat menyebabkan kerusakan
7
pada mesin pembangkit. Untuk penelitian
lebih lanjut beberapa parameter lainnya
masih perlu pengkajian lebih mendalam.
5. Kesimpulan
Biodiesel jarak pagar
merupakan
bahan bakar terbarukan karena bahan
bakunya dibudidayakan oleh manusi,
selanjutnya dipanen dan diolah manusia
menjadi bahan bakar. Salah satu dari
kegunaan bahan bakar tersebut adalah
untuk pembangkit listrik tenaga diesel.
Namun, untuk penggunaannya sebagai
bahan bakar pembangkit listrik dibutuhkan
biodiesel jarak pagar yang bermutu tinggi
atau sesuai standar kualitas kelayakan
mutu biodiesel minimal sesuai Standar
Nasional Indonesia (SNI). Penerapan
logika fuzzy digunakan untuk membantu
menentukan kelayakan mutu biodiesel
jarak pagar sebelum dimanfaatkan sebagai
bahan bakar pembangkit listrik.
Dalam sistem ini dilakukan proses
pengujian kelayakan mutu biodiesel jarak
pagar.
Penentuan
kelayaan
mutu
menggunakan 5 (lima) parameter yang
direkomendasikan dari SNI biodiesel yaitu
densitas (massa jenis) atau spesific gravity,
titik nyala, bilangan setana, viskositas, dan
bilangan netralisasi. Basis pengetahuan
berupa aturan dari kombinasi himpunan
fuzzy semua parameter sebagai pendukung
pengambilan keputusan layak tidaknya
mutu biodiesel jarak pagar sebagai bahan
bakar pembangkit listrik.
Sistem ini mampu memutuskan apakah
mutu biodiesel jarak pagar yang ada dapat
dikatakan sangat layak, layak, kurang
layak atau tidak layak untuk dijadikan
sebagai bahan bakar pembangkit listrik.
90% dari mutu biodiesel jarak pagar yang
diuji coba ternyata dinyatakan layak.
Parameter lainnya memerlukan penelitian
lebih lanjut untuk mengkaji mutu
kelayakan biodiesel jarak pagar.
Daftar Pustaka
[1] Ashari, 2011, Perancangan Sistem
Pakar dalam Menentukan Perolehan
Produksi Jatropha Curcas Sebagai
bahan bakar PLTD, Inspiration,
STMIK AKBA: Makassar.
[2] http://Beninglarashati.files.wordpress.
com /2008/12/bab-7-logika-fuzzy.pdf,
diakses 31 Mei 2012.
[3] Kusumadewi, Sri dan Hari Purnomo,
2010, Aplikasi Logika Fuzzy Untuk
Mendukung Keputusan, Graha Ilmu:
Yogyakarta.
[4] Prihandana, Rama, Roy Hendroko, &
Makmuri
Nuramin,
2006,
Menghasilkan
Biodiesel
Mura
Mengatasi Polusi & Kelangkaan
BBM, AgroMedia Pustaka : Jakarta.
[5] Purwanti Endah, 2011, Logika Fuzzy
Untuk Uji Kelayakan Lahan Singkong
Sebagai Bahan Baku Bioetanol,
SNATIKA 2011, Prosding Volume 1,
Malang.
[6] Unggul, Priyanto, 2007, Menghasilkan
Biodiesel jarak Pagar Berkualitas,
AgroMedia Pustaka: Jakarta
8
JARAK PAGAR SEBAGAI BAHAN BAKAR PEMBANGKIT LISTRIK
Ashari
Program Studi Teknik Informatika
Sekolah Tinggi Manajemen Informatika dan Komputer AKBA
ashari.akba36@gmail.com
ABSTRAK
Biodiesel jarak pagar merupakan bahan bakar terbarukan karena bahan bakunya
dibudidayakan oleh manusi, selanjutnya dipanen dan diolah manusia menjadi bahan bakar.
Salah satu dari kegunaan bahan bakar tersebut adalah untuk pembangkit listrik tenaga diesel.
Namun, untuk penggunaannya sebagai bahan bakar pembangkit listrik dibutuhkan biodiesel
jarak pagar yang bermutu tinggi atau sesuai standar kualitas kelayakan mutu biodiesel
minimal sesuai Standar Nasional Indonesia (SNI). Penerapan logika fuzzy digunakan untuk
membantu menentukan kelayakan mutu biodiesel jarak pagar sebelum dimanfaatkan sebagai
bahan bakar pembangkit listrik.
Dalam sistem ini dilakukan proses pengujian kelayakan mutu biodiesel jarak pagar.
Penentuan kelayaan mutu menggunakan 5 (lima) parameter yang direkomendasikan dari SNI
biodiesel yaitu densitas (massa jenis) atau spesific gravity, titik nyala, bilangan setana,
viskositas, dan bilangan netralisasi. Basis pengetahuan berupa aturan dari kombinasi
himpunan fuzzy semua parameter sebagai pendukung pengambilan keputusan layak tidaknya
mutu biodiesel jarak pagar sebagai bahan bakar pembangkit listrik.
Sistem ini mampu memutuskan apakah mutu biodiesel jarak pagar yang ada dapat
dikatakan sangat layak, layak, kurang layak atau tidak layak untuk dijadikan sebagai bahan
bakar pembangkit listrik. 90% dari mutu biodiesel jarak pagar yang diuji coba ternyata
dinyatakan layak. Parameter lainnya memerlukan penelitian lebih lanjut untuk mengkaji mutu
kelayakan biodiesel jarak pagar.
Keyword : logika fuzzy, kelayakan mutu, biodiesel, jarak pagar, bahan bakar pembangkit
1. Pendahuluan
Krisis bahan bakar minyak (BBM)
dewasa ini mendorong pencarian sumber
bahan bakar alternatif terbarukan. Salah
satu sumber bahan bakar terbarukan adalah
tanaman. Bahan bakar dari tanaman yang
dikembangkan
sesuai
blue
pengelolaan energi nasional adalah
biodiesel, bioetanol dan bio oil. Biodiesel
digunakan untuk bahan bakar mesin-mesin
diesel,
sedangkan
bioetanol
untuk
pengganti bahan bakar bensin dan bio oil
untuk pengganti minyak bakar atau minyak
tanah.
1
Pemanfaatan biofuel sebagai pengganti
BBM lebih mengandalkan bahan baku
kelapa sawit dengan alasan bahwa kelapa
sawit diproduksi secara massal. Hal ini
tentu saja akan bersaing dengan
penggunaannya sebagai bahan pangan.
Oleh karena itu, pemanfaatan jarak pagar
sebagai bahan baku biofuel sedang
digalakkan. Hasil produksi jarak pagar
tidak dapat dijadikan bahan pangan, tetapi
hanya untuk bahan bakar. Keadaan ini
akan menjamin pasokan bahan baku
biofuel untuk masa yang akan datang.
Tanaman
jarak
pagar
mudah
dibudidayakan daripada kelapa sawit.
Tanaman ini dapat tumbuh dimana saja,
lahan tandus sekalipun. Peluang budidaya
bukan suatu masalah, bahkan pemerintah
telah mencanangkan penanaman jarak
pagar massal dengan target luasan 1 juta
hektar. Hal ini menunjukkan peluang
pengembangan biodiesel jarak pagar
sebagai bahan bakar semakin terbuka.
Minyak jarak pagar dapat langsung
dimanfaatkan
untuk
mengoperasikan
genset dan mesin pembangkit listrik.
Selain itu dapat dimanfaatkan sebagai
minyak bakar untuk kompor, penghangat
ayam broiler, dan lampu penerangan.
Sebelum menggunakan minyak ini
sebaiknya dilakukan pengolahan lebih
lanjut untuk menghilangkan kandungan
lemak dan gum didalamnya. Untuk itu
diperlukan pengolahan dengan teknologi
tran-sterrifikasi menggunakan etanol atau
metanol. Hasil dari proses pengolahan ini
akan jauh lebih bagus digunakan sebagai
bahan bakar pembangkit listrik utnuk
mengurangi ketergantungan terhadap BBM
fosil.
Sebelum pemanfaatan biodiesel jarak
pagar sebagai bahan bakar pembangkit
diperlukan proses pengolahan dari minyak
mentah menjadi minyak jarak murni dan
selanjutnya diproses lebih lanjut menjadi
biodiesel. Biodiesel jarak pagar hasil dari
proses pengolahan dengan teknologi transesterifikasi harus memenuhi persyaratan
kualitas mutu bio diesel jarak pagar untuk
pembangkit listrik.
Spesifikasi biodiesel jarak pagar
sebagai bahan bakar pembangkit listrik
disarankan memenuhi persyaratan mutu
sebagai berikut : Spesific gravity 0.840 –
0.920 g/cm3 pada 20oC, titik nyala 100 oC,
bilangan setana 51, viskositas 2,3 – 6,0
mm2/s pada 40oC, dan bilangan netralisasi
0,8 mg KOH/g.
Penerapan logika fuzzy diharapkan
membantu dalam penentuan kriteria
kelayakan mutu biodiesel jarak pagar
sebagai bahan bakar pembangkit listrik.
Logika fuzzy digunakan sebagai suatu cara
untuk menenukan permasalahan dari input
menuju output yang diharapkan. Logika
fuzzy dianggap sebagai kotak hitam yang
menghubungkan antara input dan output.
Kotak hitam berisi cara atau metode yang
digunakan untuk mengolah data input dan
output dalam bentuk informasi yang baik.
Logika fuzzy memiliki toleransi terhadap
data yang tidak tepat.
Bagaimana menentukan mutu biodiesel
jarak pagar layak atau tidak layak
digunakan
sebagai
bahan
bakar
pembangkit listrik merupakan sebuah
permasalahan yang harus dipecahkan. Oleh
karena itu akan dibuat sebuah aplikasi
untuk menguji kelayakan mutu biodiesel
jarak pagar yang akan digunakan sebagai
2
bahan bakar pembangkit listrik dengan
menggunakan logika fuzzy.
2. Kelayakan Mutu Biodiesel Jarak
Pagar
Kelayakan mutu biodiesel jarak pagar
harus memenuhi standar mutu yang
ditetapkan. Standar tersebut mengacu pada
Standar Nasional Indonesia (SNI) No. 047182-2006 tentang biodiesel. Sebelum SNI
tersebut keluar, hasil pembuatan biodiesel
mengacu pada standar yang di sebut E DIN
51606 Standar.
Karakteristik biodiesel jarak pagar
dengan beberapa standar mutu yang dapat
diukur atau diestimasi berdasarkan
parameter densitas atau Spesific gravity
(g/cm3 pada 20oC), titik nyala (oC),
bilangan setana , viskositas ( mm2/s pada
30oC), dan bilangan netralisasi ( mg
KOH/g).
2.1. Klasifikasi Kelayakan Mutu
Minyak jarak yang diproses menjadi
biodiesel mempunyai persyaratan kualitas
tertentu. Kelayakan mutu disesuaikan
dengan spesifikasi yang diharapkan untuk
digunakan pada mesin-mesin tertentu.
Persyaratan
yang
harus
dipenuhi
mempunyai batasan kisaran minimum,
optimum
dan
maksimum.
Untuk
menentukan spesifikasi kelayakan mutu
biodiesel dikaitkan dengan kualitas dan
karakteristik biodiesel. Kualitas biodiesel
jarak pagar yang optimum merupakan
batasan standar mutu kelayakan yang
sangat layak (M1), sedangkan kualitas
biodiesel jarak pagar yang dibawah
optimum merupakan batasan standar mutu
yang layak (M2) dan/atau kurang layak
(M3). Selain batasan tersebut, maka
tergolong katgoeri tidak layak (N).
Penilaian kelayakan mutu biodiesel
jarak pagar dibedakan menurut tingkatan
berikut:
a. Mutu M1 Sangat Layak
Mutu
sangat
layak
merupakan
biodiesel jarak pagar yang tidak
mempunyai faktor pembatas yang berarti
atau nyata terhadap penggunaan secara
kontinyu atau faktor pembatas bersifat
minor dan tidak akan berpengaruh terhadap
penggunaan bahan bakar pembangkit
listrik secara keseluruhan.
b. Mutu M2 Layak
Mutu layak merupakan biodiesel jarak
pagar yang mempunyai faktor pembatas
dan faktor ini akan berpengaruh terhadap
penggunaan bahan bakar pembangkit
listrik, memerlukan tambahan masukan
sebelum pemanfaatannya.
c. Mutu M3 Kurang Layak
Mutu kurang layak merupakan
biodiesel jarak pagar yang mempunyai
faktor pembatas yang berat dan faktor ini
akan
sangat
berpengaruh
terhadap
penggunaan bahan bakar pembangkit
listrik, memerlukan tambahan masukan
jauh
lebih
banyak
sebelum
pemanfaatannya,
memerlukan
proses
pengolahan lebih lanjut.
d. Mutu N Tidak Layak
Mutu tidak layak merupakan biodiesel
jarak pagar yang mempunyai faktor
pembatas yang sangat berat dan/atau tidak
dapat digunakan sebagai bahan bakar
pembangkit listrik.
2.2. Parameter Kelayakan Mutu
Paramter yang digunakan sebagai
persyaratan kelayakan mutu biodiesel jarak
pagar, yaitu densitas atau Spesific gravity
(g/cm3 pada 20oC), titik nyala (oC),
bilangan setana, viskositas ( mm2/s pada
30oC), dan bilangan netralisasi ( mg
KOH/g).
3
a.
Massa Jenis atau Spesific gravity
(g/cm3 pada 20oC)
Tabel 2.2. Karakteristik Biodiesel
Sesuai Parameter Titik Nyala
Massa
jenis
menunujukkan
perbandingan berat persatuan volume.
Karakteristik ini berkaitan dengan
nilai kalor dan daya yang dihasilkan
oleh mesin diesel per satuan volume
bahan
bakar.
Jika
biodiesel
mempunyai massa jenis melebihi
ketentuan akan terjadi reaksi tidak
sempurna pada konversi minyak
nabati. Massa jenis yang baik
digunakan adalah kisaran 0.840 –
0.920 g/cm3 pada 20oC.
Titik
Nyala
c.
Spesifi
c
gravit
y
b.
M2
M3
N
0,850,89
0,840,85
atau
0,890,92
0,80 0,84
atau
0,92 0,95
< 0,80
atau
> 0,95
Titik nyala (oC)
Titik nyala (flash point) adalah titik
temperature
terendah
yang
menyebabkan bahan bakar dapat
menyala. Penentuan titik nyala
berkaitan
dengan
keamanan
penyimpanan dan penanganan bahan
bakar. SNI biodiesel menetapkan
o
minimum
100
C
untuk
mengeliminasi kontaminasi metanol
akibat konversi minyak nabati yang
tidak sempurna.
M2
M3
>100
10095
95-90
N
< 90
Bilangan setana
Angka
setana
menunjukkan
kemampuan bahan bakar untuk
menyala sendiri (auto ignition).
Normal setana memiliki angka setana
(C16H34) 100. Angka setana suatu
bahan bakar didefinisikan sebagai
persentase volume dari normal setana
dengan campuran alpha methyl
naptalene (C10H7CH3) atau dengan
heptamethylnonane (C16H34). Angka
setana yang tinggi menunjukkan
bahwa bahan bakar dapat menyala
pada temperature yang relatif rendah,
sebaliknya angka setana yang rendah
menunjukkan bahan bakar baru dapat
menyala pada temperature yang relatif
tinggi.
Tabel 2.1. Karakteristik Biodiesel
Sesuai Parameter Spesific gravity
M1
M1
Tabel 2.3. Karakteristik Biodiesel
Sesuai Parameter Bilangan Setana
Bilangan
Setana
d.
M1
M2
M3
N
>51
41 51
35 40
>3
5
Viskositas ( mm2/s pada 40oC)
Viskositas adalah tahanan yang
dimiliki fluida yang dialirkan dalam
pipa kapiler terhadap gaya grafitasi.
Biasanya dinyatakan dalam waktu
yang diiperlukan untuk mengalir pada
4
jarak tertentu. Jika viskositas semakin
tinggi, tahanan akan mengalir semakin
tinggi.Karaketeristik
ini
sangat
penting karena mempengaruhi kinerja
injektor pada mesin pembangkit
listrik. Viskositas yang ditetapkan
adalah 2,3 – 6,0 mm2/s pada 40oC.
Tabel 2.4. Karakteristik Biodiesel
Sesuai Parameter Viskositas
Viskosit
as
e.
3.1. Fungsi Keanggotaan
M1
M2
M3
N
2,3–
6,0
1,52,3
atau
6,06,5
1,0 –
1,5
atau
6,57,0
< 1,0
atau
> 7,0
Bilangan netralisasi ( mg KOH/g)
Angka asam yang tinggi merupakan
indikator
biodiesel
masih
mengandung asam lemak bebas.
Berarti biodiesel bersifat korosif dan
dapat menimbulkan gejala atau
injektor pada mesin pembangkit
listrik.
Tabel 2.5. Karakteristik Biodiesel
Sesuai Parameter Bilangan Netralisasi
Bilanga
n
netralis
asi
keanggotaan dari sebuah nilai yang
kemudian digunakan untuk menentukan
hasil yang ingin diperoleh berdasarkan atas
spesifikasi yang telah ditentukan. Konsepkonsep dalam logika fuzzy adalah fungsi
keanggotaan, himpunan fuzzy dan aturan
fuzzy.
M1
M2
M3
N
< 0,8
0,8 1,0
1,0 –
1,2
> 1,2
3. Logika Fuzzy
Logika fuzzy merupakan salah satu
pembentuk soft computing. Logika Fuzzy
bekerja dengan menggunakan derajat
Fungsi Keanggotaan (membership
function) adalah suatu kurva yang
menunjukkan pemetaan titik-titik input
data ke dalam nilai keanggotaannya (sering
juga disebut dengan derajat keanggotaan)
yang memiliki interval antara 0 sampai 1.
Nilai ini menunjukkan kekuatannya dalam
himpunan.
Fungsi
keanggotaan
µ
memetakan elemen x, dari himpunan
semesta X ke sebuah bilangan µ(x) yang
menentukan derajat keanggotaan dari
elemen himpunan fuzzy A. Persamaan
sebagai berikut :
A = {(x, µA(x))|x ε X}
(2.1)
Salah satu cara yang dapat digunakan
untuk mendapatkan nilai keanggotaan
adalah dengan melalui pendekatan fungsi.
Ada beberapa fungsi yang bisa digunakan.
a. Representasi Linear
Pada representasi linear, pemetaan
input ke derajat keanggotannya
digambarkan sebagai suatu garis lurus.
Bentuk ini paling sederhana dan
menjadi pilihan yang baik untuk
mendekati suatu konsep yang kurang
jelas.
Ada 2 keadaan himpunan fuzzy yang
linear. Pertama, kenaikan himpunan
dimulai pada nilai domain yang
memiliki derajat keanggotaan nol [0]
bergerak ke kanan menuju ke nilai
5
domain yang memiliki derajat
keanggotaan lebih tinggi
b. Representasi Kurva Segitiga
Kurva Segitiga pada dasarnya
merupakan gabungan antara 2 garis (linear)
c. Representasi Kurva Trapesium
Kurva Segitiga pada dasarnya seperti
bentuk segitiga, hanya saja ada
beberapa titik yang memiliki nilai
keanggotaan 1.
Aturan Fuzzy adalah pernyataan IF-THEN
dimana beberapa kata dalam pernyataan
tersebut
ditentukan
oleh
fungsi
keanggotaan. Aturan Fuzzy tersebut
dinyatakan sebagai berikut:
IF THEN
Proposisi 1 dinamakan antecedent atau
premis, sedangkan proposisi 2 dinamakan
consequent atau kesimpulan.
Metode Max:
µAUB=max(µA (x), µB(y))
(2.2)
Metode Min:
µA∩B=min(µA (x), µB(y))
(2.3)
c. Defuzzyfikasi
Input
dari
defuzzifikasi
adalah
himpunan fuzzy yang diperoleh dari
komposisi
aturan-aturan
fuzzy,
sedangkan output yang dihasilkan
berupa suatu bilangan pada domain
himpunan fuzzy tersebut. Dengan
demikian, maka jika diberikan suatu
himpunan fuzzy dalam range tertentu
harus dapat diambil suatu nilai crisp
tertentu sebagai output. Metode
centroid digunakan oleh defuzzyfikasi
dalam sistem ini.
Z ¿=
3.2. Mesin Infrensi
Σzμ( z )
Σμ( z )
(2.4)
Untuk mendapatkan output diperlukan tiga
tahapan, yaitu:
a. Pembentukan
(Fuzzyfikasi)
Himpunan
Fuzzy
Dalam Fuzzyfikasi variable input
(crisp) dari system fuzzy di transfer ke
dalam himpunan fuzzy untuk dapat
digunakan dalam perhitungan nilai
kebenaran dari premis pada setiap
aturan dalam basis pengetahuan.
b. Inferensi
Dimana Z* adalah nilai yang
terdefuzzyfkasi, µ(z) adalah derajat
keanggotaan dari z dan z adalah nilai
output.
4. Pengujian
Pengujian dilakukan terhadap beberapa
sampel produksi minyak jarak baik dalam
JSO maupun biodiesel minyak jarak.
Berdasarkan hasil uji kelayakan mutu
maka diperoleh beberapa kondisi atau hasil
sebagaimana pada Tabel 4.1.
Infrensi diaplikasikan untuk masingmasing aturan
basis pengetahuan.
Metode yang dipakai adalah metode
Max-Min.
6
Tabel 4.1. Hasil mutu Produksi Biodiesel
Minyak Jarak
No.
pernyataan
Kondisi
Parameter
1
Besarnya
densitas atau
Spesific
gravity
(g/cm3 pada
20oC)
perolehan
biodiesel
minyak jarak
0,850,92
densitas
atau
Spesific
gravity
Besarnya titik
nyala
pada
o
C) perolehan
biodiesel
minyak jarak
>100
Besarnya
Bilangan
Setana
perolehan
biodiesel
minyak jarak
>51
Besarnya
Viskositas
(mm2/s) pada
30oC)
perolehan
biodiesel
minyak jarak
2,3–6,0
Besarnya
Bilangan
netralisasi
(mg KOH/g)
perolehan
biodiesel
minyak jarak
< 0,8
2
3
4
5
Himpunan
Fuzzy
dan
derajat
keanggotaan setiap parameter sesuai
dengan Tabel 4.2.
Tabel 4.2. Himpunan Fuzzy dan
Derajat Keanggotaan
Deraja
t
Keang
gotaan
Baik
0,5
Baik
Sekali
0,5
Parameter
1
densitas
atau
Spesific
gravity
16.5
2
Titik
Nyala
20
Baik
Sekali
1
3
Bilangan
setana
20
Baik
Sekali
1
4
Viskositas
16.5
Baik
0,5
Baik
Sekali
0,5
Baik
sekali
1
5
Viskosita
s
Himpunan
Fuzzy
No
titik nyala
Bilangan
Setana
Nilai
Para
mete
r
Bilangan
netralisasi
20
Berdasarkan sistem yang ada, 90%
dari data hasil pengujian mutu biodiesel
jarak pagar dinyatakan layak untuk
dijadikan bahan bakar pembangkit listrik.
Bilangan
netralisasi
Data hasil pengujian kelayakan mutu
biodiesel jarak pagar yang sedikit
mempengaruhi nilai kelayakan adalah
masih adanya produksi biodiesel yang
mempunyai densitas diatas 0,9 g/cm3 dan
viskositas pada kisaran 6,2 mm 2/s.
Pengaruh densitas dan viskositas akan
mempengaruhi keausan mesin pembangkit,
emisi dan dapat menyebabkan kerusakan
7
pada mesin pembangkit. Untuk penelitian
lebih lanjut beberapa parameter lainnya
masih perlu pengkajian lebih mendalam.
5. Kesimpulan
Biodiesel jarak pagar
merupakan
bahan bakar terbarukan karena bahan
bakunya dibudidayakan oleh manusi,
selanjutnya dipanen dan diolah manusia
menjadi bahan bakar. Salah satu dari
kegunaan bahan bakar tersebut adalah
untuk pembangkit listrik tenaga diesel.
Namun, untuk penggunaannya sebagai
bahan bakar pembangkit listrik dibutuhkan
biodiesel jarak pagar yang bermutu tinggi
atau sesuai standar kualitas kelayakan
mutu biodiesel minimal sesuai Standar
Nasional Indonesia (SNI). Penerapan
logika fuzzy digunakan untuk membantu
menentukan kelayakan mutu biodiesel
jarak pagar sebelum dimanfaatkan sebagai
bahan bakar pembangkit listrik.
Dalam sistem ini dilakukan proses
pengujian kelayakan mutu biodiesel jarak
pagar.
Penentuan
kelayaan
mutu
menggunakan 5 (lima) parameter yang
direkomendasikan dari SNI biodiesel yaitu
densitas (massa jenis) atau spesific gravity,
titik nyala, bilangan setana, viskositas, dan
bilangan netralisasi. Basis pengetahuan
berupa aturan dari kombinasi himpunan
fuzzy semua parameter sebagai pendukung
pengambilan keputusan layak tidaknya
mutu biodiesel jarak pagar sebagai bahan
bakar pembangkit listrik.
Sistem ini mampu memutuskan apakah
mutu biodiesel jarak pagar yang ada dapat
dikatakan sangat layak, layak, kurang
layak atau tidak layak untuk dijadikan
sebagai bahan bakar pembangkit listrik.
90% dari mutu biodiesel jarak pagar yang
diuji coba ternyata dinyatakan layak.
Parameter lainnya memerlukan penelitian
lebih lanjut untuk mengkaji mutu
kelayakan biodiesel jarak pagar.
Daftar Pustaka
[1] Ashari, 2011, Perancangan Sistem
Pakar dalam Menentukan Perolehan
Produksi Jatropha Curcas Sebagai
bahan bakar PLTD, Inspiration,
STMIK AKBA: Makassar.
[2] http://Beninglarashati.files.wordpress.
com /2008/12/bab-7-logika-fuzzy.pdf,
diakses 31 Mei 2012.
[3] Kusumadewi, Sri dan Hari Purnomo,
2010, Aplikasi Logika Fuzzy Untuk
Mendukung Keputusan, Graha Ilmu:
Yogyakarta.
[4] Prihandana, Rama, Roy Hendroko, &
Makmuri
Nuramin,
2006,
Menghasilkan
Biodiesel
Mura
Mengatasi Polusi & Kelangkaan
BBM, AgroMedia Pustaka : Jakarta.
[5] Purwanti Endah, 2011, Logika Fuzzy
Untuk Uji Kelayakan Lahan Singkong
Sebagai Bahan Baku Bioetanol,
SNATIKA 2011, Prosding Volume 1,
Malang.
[6] Unggul, Priyanto, 2007, Menghasilkan
Biodiesel jarak Pagar Berkualitas,
AgroMedia Pustaka: Jakarta
8