Studi Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Kompor Bioetanol Gel dengan Membuat Variasi Tempat Pembakaran (Burner) dan Diameter Lubang Udara
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar belakang
Tak bisa dipungkiri, sumber energi fosil kini semakin langka dan mahal.
Meningkatnya populasi penduduk mengakibatkan terbatasnya sumber energi fosil
(Non-renewable Energy). Hal ini didukung oleh pernyataan Badan Energi Dunia
(International Energy Agency-IEA), yang menyatakan bahwa hingga tahun 2030
permintaan energi dunia meningkat sebesar 45% atau rata-rata mengalami
peningkatan sebesar 1,6% per tahun. Sebagaian besar atau sekitar 80% kebutuhan
energi dunia tersebut dipasok dari bahan bakar fosil. Hal ini tentu saja menjadi
suatu permasalahan besar yang harus segera dicarikan solusinya.
Kebutuhan energi dari sektor rumah tangga sendiri menyumbang sekitar
13,08 persen. Kebutuhan energi rumah tangga biasanya digunakan untuk
memasak dan kebutuhan elektronik. Memasak merupakan kegiatan rutin yang
dilakukan sehari-hari.
Penelitian-penelitian terhadap energi terbarukan (renewable energy) sudah
banyak dilakukan, salah satunya adalah penelitian kompor bioetanol. Energi
terbarukan tersebut kini sedikit demi sedikit menjadi alternatif bagi masyarakat
dalam menunjang aktifitas sehari-hari terutama dalam memasak.
Bioetanol sendiri adalah etanol hasil proses fermentasi biomassa dengan
bantuan mikroorganisme. Bahan baku pembuatan bioetanol adalah bahan bergula,
berpati
dan
berserat.
Sehingga
pengembangan
bioetanol
sangat
cocok
dikembangkan di Indonesia, mengingat Indonesia adalah negara agraris yang kaya
akan hasil pertanian sebagai sumber bahan baku bioetanol. Disamping itu,
bioetanol merupakan solusi alternatif yang menjanjikan karena ramah lingkungan.
Peran Pemerintah dalam upaya pengembangan bioetanol juga ditunjukkan dengan
adanya instruksi presiden (Inpres) No I Tahun 2006 yang mengatur tugas berbagai
kementerian dan pemerintah daerah di dalam mendorong pemanfaatan bahan
bakar cair nabati.
1
Universitas Sumatera Utara
Namun, penerapan bioetanol cair sebagai bahan bakar rumah tangga masih
perlu diwaspadai, mengingat bioetanol cair memiliki sifat yang mudah menguap
karena memiliki titik uap dan titik nyala api di suhu yang rendah yaitu 14 °C. Uap
bioetanol tersebut berpotensi menimbulkan bahaya kebakaran apabila terpapar
panas. Pengalaman di Brazil sebagai negara dengan penggunaan bioetanol
terbesar di dunia, menunjukkan bahwa bioetanol dalam bentuk cair merupakan
penyebab utama kebakaran di negara tersebut. Oleh karena itu, bioetanol cair
harus dimodifikasi menjadi bentuk gel yang diharapkan lebih aman dalam proses
pengangkutan maupun dalam penggunaannya, selain itu bioetanol gel juga tidak
berbau menyengat seperti bioetanol cair.
Penggunaan bioetanol cair sebagai bahan bakar kompor untuk memasak
sudah banyak dikembangkan di Indonesia, tapi belum untuk bioetanol gel masih
sangat minim. Penggunaan bioetanol gel sendiri, tidak langsung dapat digunakan
karena sifatnya yang tidak mudah menguap seperti halnya beoetanol cair sehingga
membutuhkan treatment khusus agar bioetanol gel dapat digunakan sebagai bahan
bakar kompor untuk keperluan memasak. Treatment-treatment yang dilakukan
dapat berupa modifikasi lubang udara, lubang api, model tempat pembakaran
(burner) mekanisme pemasukan bahan bakar, bentuk api, bentuk atau kapasitas
kompor dan lain sebagainya.
Berangkat dari pemikiran tersebut, muncul lah ide untuk melakukan
penelitian bagaimana cara membuat sebuah kompor berbahan bakar bioetanol gel
yang dapat digunakan sebagai alat memasak dalam kehidupan sehari-hari, aman,
efektif,efisien dan terjangkau. Untuk itu, diperlukan penelitian komprehensif
dengan melakukan studi eksperimental perbandingan unjuk kerja kompor
bioetanol gel dengan membuat variasi tempat pembakaran (burner) dan diameter
lubang udara.
1.2
Hipotesis
a. Bioetanol gel lebih aman dari pada bioetanol cair.
b. Bahan bakal fosil semakin langka dan mahal.
c. Bioetanol lebih murah dibandingkan bahan bakar fosil.
d. Kaleng bekas bisa dimamfaatkan untuk dijadikan kompor.
2
Universitas Sumatera Utara
1.3
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
a. Membuat prototype kompor bioetanol gel.
b. Mengetahui karakteristik bahan bakar dan api bioetanol gel.
c. Optimasi panas api bahan bakar bioetanol gel.
d. Memperoleh perbandingan unjuk kerja kompor bioetanol gel
dengan variasi tempat pembakaran (burner) dan diameter lubang
udarayang berbeda-beda.
e. Mengetahui perbandingan efiseiensi kompor bioetanol gel dengan
kompor-kompor bioetanol cair yang sudah pernah ada.
1.4
Rumusan Masalah
Sehubungan dengan penelitian mengenai penggunaan bioetanol gel
sebagai bahan bakar kompor, maka permasalahan yang akan dicari solusinya
adalah seberapa besar kemungkinan bioetanol gel untuk jadi bahan bakar kompor
dalam kehidupan sehari-hari dengan melakukan studi perbandingan unjuk kerja
kompor bioetanol gel dengan variasi tempat pembakaran (burner) dan variasi
diameter lubang udara.
Beberapa hal yang jadi permasalahan adalah:
a. Apakah bioetanol gel dapat digunakan sebagai bahan bakar kompor?
b. Bagaiman cara dan metode dalam pengujian unjuk kerja kompor bioetanol
gel yang dapat dilakukan?
c. Apakah api yang dihasilkan bioetanol gel memungkinkan untuk digunakan
sebagai bahan bakar kompor rumah tangga?
d. Apakah kaleng bekas dapat digunakan sebagai kompor?
e. Kaleng bekas yang seperti apa yang dapat digunakan untuk sebagai tempat
pembakaran (burner) kompor bioetanolnya?
1.5
Batasan Masalah
Dalam penelitian ini akan dibahas mengenai proses cara pembuatan,
mendisain dan menghitung unjuk kerja dari kompor bioetanol gel dengan metode
3
Universitas Sumatera Utara
Water Boiling Test (WBT). Supaya penelitian yang dilaksanakan tidak keluar dari
alur dari tujuan yang hendak dicapai, maka perlu ditentukan batasan-batasan
masalah yang akan diteliti. Adapun batasan-batasan permasalahan tersebut antara
lain:
1. Kondisi suhu dan kelembaban ruangan dianggap tetap dan pengaruh
angin diabaikan.
2. Struktur dan reaksi kimia pembakaran dari bahan bakar tidak termasuk
dalam pembahasan.
3. Tidak membahas mengenai pembuatan bahan bakar secara detail.
4. Bahan material yang digunakan untuk variasi tempat pembakaran
(burner) adalah kaleng minuman bekas.
5. Asumsi yang digunakan dalam pengambilan data adalah sebagai
berikut:
a. Sistem dalam kondisi steady state.
b. Kondisi ruangan konstan pada P = 1 atm; T = 29ºC.
c. Nyala api optimum ditandai dengan pendekatan bentuk dan
warna biru api.
d. Api dalam keadaan stabil menyala tegak ke atas.
e. Bejana yang digunakan tetap
f. Ketinggian beban tetap.
g. Volume air tetap.
h. Nilai kalor bahan bakar tetap.
i. Panas specifik air (Cpw), panas specifik bejana (Cpbjn) dan
panas laten air yang menguap (H) dianggap konstan.
1.6
Manfaat Penelitian
Ada pun manfaat dari penelitian ini adalah :
a. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi pada aplikasi
bahan bakar nabati terutama pada penggunaan kompor bioetanol gel,
karena lebih aman dari pada gas, murah dan ramah linkungan.
b. Memberikan dampak positif yang signifikan dalam hal berkurangnya
ketergantungan masyarakat terhadap energi fosil.
4
Universitas Sumatera Utara
c. Memberikan informasi ilmiah bahwa limbah kaleng minuman bekas juga
bisa dimamfaatkan sebagai kompor yang ramah lingkungan dan memiliki
nilai jual.
d. Mengoptimalkan energi yang dihasilkan oleh nyala api bioetanol gel.
e. Memamfaatkan bioetanol gel sebagai pengganti bahan bakar fosil di dalam
kehidupan sehari-hari.
f. Memamfaatkan limbah kaleng bekas agar lebih berguna, sebagai bukti
nyata kepedulian terhadap pewujudan teknologi yang ramah lingkungan.
g. Memberdayakan para petani pangan, dari pembuatan bioetanol gel agar
hidupnya bisa lebih sejahtera.
1.7
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan penelitian ini disusun sebagai berikut:
BAB I: Pendahuluan
Berisi latar belakang, permasalahan, batasan masalah, tujuan
penelitian, hipotesis, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II : Tinjauan Pustaka
Berisi teori - teori yang melandasi penelitian ini, seperti teori
desain, teori tentang bioetanol cair, teori pembuatan bioetanol gel,
teori efisiensi kompor, dan teori pebakaran.
BAB III: Metode Penelitian.
Berisi tentang peralatan eksperimen, perencanaan eksperimen,
prosedur penelitian.
BAB IV: Perhitungan dan Analisa
Berisi analisa data hasil eksperimen yang telah dilakukan untuk
memperoleh suatu kesimpulan.
BAB V: Kesimpulan Dan Saran
Bab ini berisi tentang kesimpulan dari analisa performansi
penggunaan kompor bioetanol gel dan saran - saran agar
penelitian berikutnya lebih baik dari sekarang.
5
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1
Latar belakang
Tak bisa dipungkiri, sumber energi fosil kini semakin langka dan mahal.
Meningkatnya populasi penduduk mengakibatkan terbatasnya sumber energi fosil
(Non-renewable Energy). Hal ini didukung oleh pernyataan Badan Energi Dunia
(International Energy Agency-IEA), yang menyatakan bahwa hingga tahun 2030
permintaan energi dunia meningkat sebesar 45% atau rata-rata mengalami
peningkatan sebesar 1,6% per tahun. Sebagaian besar atau sekitar 80% kebutuhan
energi dunia tersebut dipasok dari bahan bakar fosil. Hal ini tentu saja menjadi
suatu permasalahan besar yang harus segera dicarikan solusinya.
Kebutuhan energi dari sektor rumah tangga sendiri menyumbang sekitar
13,08 persen. Kebutuhan energi rumah tangga biasanya digunakan untuk
memasak dan kebutuhan elektronik. Memasak merupakan kegiatan rutin yang
dilakukan sehari-hari.
Penelitian-penelitian terhadap energi terbarukan (renewable energy) sudah
banyak dilakukan, salah satunya adalah penelitian kompor bioetanol. Energi
terbarukan tersebut kini sedikit demi sedikit menjadi alternatif bagi masyarakat
dalam menunjang aktifitas sehari-hari terutama dalam memasak.
Bioetanol sendiri adalah etanol hasil proses fermentasi biomassa dengan
bantuan mikroorganisme. Bahan baku pembuatan bioetanol adalah bahan bergula,
berpati
dan
berserat.
Sehingga
pengembangan
bioetanol
sangat
cocok
dikembangkan di Indonesia, mengingat Indonesia adalah negara agraris yang kaya
akan hasil pertanian sebagai sumber bahan baku bioetanol. Disamping itu,
bioetanol merupakan solusi alternatif yang menjanjikan karena ramah lingkungan.
Peran Pemerintah dalam upaya pengembangan bioetanol juga ditunjukkan dengan
adanya instruksi presiden (Inpres) No I Tahun 2006 yang mengatur tugas berbagai
kementerian dan pemerintah daerah di dalam mendorong pemanfaatan bahan
bakar cair nabati.
1
Universitas Sumatera Utara
Namun, penerapan bioetanol cair sebagai bahan bakar rumah tangga masih
perlu diwaspadai, mengingat bioetanol cair memiliki sifat yang mudah menguap
karena memiliki titik uap dan titik nyala api di suhu yang rendah yaitu 14 °C. Uap
bioetanol tersebut berpotensi menimbulkan bahaya kebakaran apabila terpapar
panas. Pengalaman di Brazil sebagai negara dengan penggunaan bioetanol
terbesar di dunia, menunjukkan bahwa bioetanol dalam bentuk cair merupakan
penyebab utama kebakaran di negara tersebut. Oleh karena itu, bioetanol cair
harus dimodifikasi menjadi bentuk gel yang diharapkan lebih aman dalam proses
pengangkutan maupun dalam penggunaannya, selain itu bioetanol gel juga tidak
berbau menyengat seperti bioetanol cair.
Penggunaan bioetanol cair sebagai bahan bakar kompor untuk memasak
sudah banyak dikembangkan di Indonesia, tapi belum untuk bioetanol gel masih
sangat minim. Penggunaan bioetanol gel sendiri, tidak langsung dapat digunakan
karena sifatnya yang tidak mudah menguap seperti halnya beoetanol cair sehingga
membutuhkan treatment khusus agar bioetanol gel dapat digunakan sebagai bahan
bakar kompor untuk keperluan memasak. Treatment-treatment yang dilakukan
dapat berupa modifikasi lubang udara, lubang api, model tempat pembakaran
(burner) mekanisme pemasukan bahan bakar, bentuk api, bentuk atau kapasitas
kompor dan lain sebagainya.
Berangkat dari pemikiran tersebut, muncul lah ide untuk melakukan
penelitian bagaimana cara membuat sebuah kompor berbahan bakar bioetanol gel
yang dapat digunakan sebagai alat memasak dalam kehidupan sehari-hari, aman,
efektif,efisien dan terjangkau. Untuk itu, diperlukan penelitian komprehensif
dengan melakukan studi eksperimental perbandingan unjuk kerja kompor
bioetanol gel dengan membuat variasi tempat pembakaran (burner) dan diameter
lubang udara.
1.2
Hipotesis
a. Bioetanol gel lebih aman dari pada bioetanol cair.
b. Bahan bakal fosil semakin langka dan mahal.
c. Bioetanol lebih murah dibandingkan bahan bakar fosil.
d. Kaleng bekas bisa dimamfaatkan untuk dijadikan kompor.
2
Universitas Sumatera Utara
1.3
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
a. Membuat prototype kompor bioetanol gel.
b. Mengetahui karakteristik bahan bakar dan api bioetanol gel.
c. Optimasi panas api bahan bakar bioetanol gel.
d. Memperoleh perbandingan unjuk kerja kompor bioetanol gel
dengan variasi tempat pembakaran (burner) dan diameter lubang
udarayang berbeda-beda.
e. Mengetahui perbandingan efiseiensi kompor bioetanol gel dengan
kompor-kompor bioetanol cair yang sudah pernah ada.
1.4
Rumusan Masalah
Sehubungan dengan penelitian mengenai penggunaan bioetanol gel
sebagai bahan bakar kompor, maka permasalahan yang akan dicari solusinya
adalah seberapa besar kemungkinan bioetanol gel untuk jadi bahan bakar kompor
dalam kehidupan sehari-hari dengan melakukan studi perbandingan unjuk kerja
kompor bioetanol gel dengan variasi tempat pembakaran (burner) dan variasi
diameter lubang udara.
Beberapa hal yang jadi permasalahan adalah:
a. Apakah bioetanol gel dapat digunakan sebagai bahan bakar kompor?
b. Bagaiman cara dan metode dalam pengujian unjuk kerja kompor bioetanol
gel yang dapat dilakukan?
c. Apakah api yang dihasilkan bioetanol gel memungkinkan untuk digunakan
sebagai bahan bakar kompor rumah tangga?
d. Apakah kaleng bekas dapat digunakan sebagai kompor?
e. Kaleng bekas yang seperti apa yang dapat digunakan untuk sebagai tempat
pembakaran (burner) kompor bioetanolnya?
1.5
Batasan Masalah
Dalam penelitian ini akan dibahas mengenai proses cara pembuatan,
mendisain dan menghitung unjuk kerja dari kompor bioetanol gel dengan metode
3
Universitas Sumatera Utara
Water Boiling Test (WBT). Supaya penelitian yang dilaksanakan tidak keluar dari
alur dari tujuan yang hendak dicapai, maka perlu ditentukan batasan-batasan
masalah yang akan diteliti. Adapun batasan-batasan permasalahan tersebut antara
lain:
1. Kondisi suhu dan kelembaban ruangan dianggap tetap dan pengaruh
angin diabaikan.
2. Struktur dan reaksi kimia pembakaran dari bahan bakar tidak termasuk
dalam pembahasan.
3. Tidak membahas mengenai pembuatan bahan bakar secara detail.
4. Bahan material yang digunakan untuk variasi tempat pembakaran
(burner) adalah kaleng minuman bekas.
5. Asumsi yang digunakan dalam pengambilan data adalah sebagai
berikut:
a. Sistem dalam kondisi steady state.
b. Kondisi ruangan konstan pada P = 1 atm; T = 29ºC.
c. Nyala api optimum ditandai dengan pendekatan bentuk dan
warna biru api.
d. Api dalam keadaan stabil menyala tegak ke atas.
e. Bejana yang digunakan tetap
f. Ketinggian beban tetap.
g. Volume air tetap.
h. Nilai kalor bahan bakar tetap.
i. Panas specifik air (Cpw), panas specifik bejana (Cpbjn) dan
panas laten air yang menguap (H) dianggap konstan.
1.6
Manfaat Penelitian
Ada pun manfaat dari penelitian ini adalah :
a. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi pada aplikasi
bahan bakar nabati terutama pada penggunaan kompor bioetanol gel,
karena lebih aman dari pada gas, murah dan ramah linkungan.
b. Memberikan dampak positif yang signifikan dalam hal berkurangnya
ketergantungan masyarakat terhadap energi fosil.
4
Universitas Sumatera Utara
c. Memberikan informasi ilmiah bahwa limbah kaleng minuman bekas juga
bisa dimamfaatkan sebagai kompor yang ramah lingkungan dan memiliki
nilai jual.
d. Mengoptimalkan energi yang dihasilkan oleh nyala api bioetanol gel.
e. Memamfaatkan bioetanol gel sebagai pengganti bahan bakar fosil di dalam
kehidupan sehari-hari.
f. Memamfaatkan limbah kaleng bekas agar lebih berguna, sebagai bukti
nyata kepedulian terhadap pewujudan teknologi yang ramah lingkungan.
g. Memberdayakan para petani pangan, dari pembuatan bioetanol gel agar
hidupnya bisa lebih sejahtera.
1.7
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan penelitian ini disusun sebagai berikut:
BAB I: Pendahuluan
Berisi latar belakang, permasalahan, batasan masalah, tujuan
penelitian, hipotesis, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II : Tinjauan Pustaka
Berisi teori - teori yang melandasi penelitian ini, seperti teori
desain, teori tentang bioetanol cair, teori pembuatan bioetanol gel,
teori efisiensi kompor, dan teori pebakaran.
BAB III: Metode Penelitian.
Berisi tentang peralatan eksperimen, perencanaan eksperimen,
prosedur penelitian.
BAB IV: Perhitungan dan Analisa
Berisi analisa data hasil eksperimen yang telah dilakukan untuk
memperoleh suatu kesimpulan.
BAB V: Kesimpulan Dan Saran
Bab ini berisi tentang kesimpulan dari analisa performansi
penggunaan kompor bioetanol gel dan saran - saran agar
penelitian berikutnya lebih baik dari sekarang.
5
Universitas Sumatera Utara