Analisis Unjuk Kerja Mesin Diesel Satu Silinder Mengunakan Supercarjer Berbahan Bakar Campuran Pertadex Dengan Biodiesel Dedak Padi

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Biodiesel

2.1.1

Sejarah Penggunaan Bahan Bakar Alternatif Biodiesel
Sejarah biodiesel dimulai dipertengahan 1800-an, Transesterifikasi minyak

sayur dilakukan pada awal 1853 oleh ilmuwan E. Duffy and J. Patrick, pada tahun
sebelumnya mesin diesel ditemukan. Adalah mesin milik Rudolf Diesel's yang
dijadikan model utama, sebuah mesin berukuran 10 ft (3 m) silinder besi dengan
roda gaya pada bagian dasar, melaju pada saat pengoperasian

pertamadi

Augsburg, Germany, 10 Agustus 1893. Untuk mengenang hal ini, 10Agustus
dideklarasikan sebagai Hari Biodiesel Internasional

Rudolf Diesel mendemonstrasikan sebuah mesin diesel yang berjalan
dengan bahan bakar minyak kacang tanah (atas permintaan pemerintah Perancis)
dibangun oleh French OttoCompany pada saat pameran dunia di Paris, Perancis
pada tahun 1900. Mesin ini mendapatkan harga tertinggi. Mesin ini dijadikan
prototipe Diesel's vision karena menggunakan tenaga minyak kacang tanah.
Sebuah bahan bakar yang bukan termasuk biodiesel, karena tidak diproses secara
transesterifikasi. Dia percaya bahwa penggunaan bahan bakar dengan biomassa
merupakanmesin masa depan. Pada tahun 1912 pidato Diesel mengatakan,
"penggunaan minyak nabati untuk bahan bakar mesin terlihat tidak menarik pada
saat ini, akan tetapi menjadi hal yang sangat penting setara dengan petroleum dan
produk batubara di masa depan".
Minyak yang didapatkan langsung dari pemerahan atau pengempaan biji
sumber minyak (oilseed), yang kemudian disaring dan dikeringkan (untuk
mengurangi kadar air), disebut sebagai minyak lemak mentah. Minyak lemak
mentah yang diproses lanjut guna menghilangkan kadar fosfor (degumming) dan
asam-asam lemak bebas (dengan netralisasi dan steam refining) disebut dengan
refined fatty oil atau straight vegetable oil (SVO). SVO didominasi oleh
trigliserida sehingga memiliki viskositas dinamik yang sangat tinggi dibandingkan

Universitas Sumatera Utara

dengan solar (bisa mencapai 100 kali lipat, misalkan pada Castor Oil). Oleh
karena itu, penggunaan SVO secara langsung di dalam mesin diesel umumnya
memerlukan modifikasi/tambahan peralatan khusus pada mesin, misalnya
penambahan pemanas bahan bakar sebelum sistem pompa dan injektor bahan
bakar untuk menurunkan harga viskositas. Viskositas (atau kekentalan) bahan
bakar yang sangat tinggi akan menyulitkan pompa bahan bakar dalam
mengalirkan bahan bakar ke ruang bakar. Aliran bahan bakar yang rendah akan
menyulitkan terjadinya atomisasi bahan bakar yang baik. Buruknya atomisasi
berkorelasi langsung dengan kualitas pembakaran, daya mesin, dan emisi gas
buang.

Pada tahun 1920an, perusahaan mesin diesel mengutamakan pembuatan
mesin dengan petrodiesel sebagai bahan bakar utama dimanamemiliki nilai
viskositas rendah (berbahan bakar fosil), dibandingkan mesin untuk bahan bakar
nabati. Industri petroleum dapat menentukan harga di pasar bahan bakar karena
bahan bakar fosil lebih murah dari bahan bakar alternatif. Pada akhirnya,
persaingan ini hampir menyebabkan infrastruktur produksi bahan bakar nabati
hancur. Namun akhir akhir ini, karena terkait dampak lingkungan serta
menurunnya harga bahan bakar nabati, bahan bakar nabati semakin diminati.

Disamping itu, ketertarikan penggunaan minyak nabati sebagai bahan
bakar
dalampembakaraninternalmesindilaporkanolehbeberapaNegarapadatahun1920an d
an 1930an serta pada akhir perang dunia ke-II. Belgia, Perancis, Itali, Inggris,
Portugal, Jerman, Brazil, Argentina, Jepang dan Cina telah melaporkan pengujian
serta

penggunaan

minyaknabatisebagai

bahanbahan bakar dieselpadamasaini.Beberapamasalahterjadikarenatingkatviskosi
tas minyak nabati yang tinggi dibandingkan dengan petroleum, yang mana
menghasilkan kekurangan dalam atomisasi bahan bakar saat penyemprotan
bahanbakar serta sering meninggalkan kerak pada injektor, ruang pembakaran
dankatup. Untuk mengatasi masalah ini dilakukan pemanasan minyak nabati,
pencampuran dengan petroleum, pirolisis serta pemecahan minyak.

Universitas Sumatera Utara

2.1.2

Definisi Biodiesel
Biodieseladalahbahanbakarmesindieselyangberupa ester

asam-asam

lemak

rantai

mono alkil

panjang,yang diturunkan dari minyak tumbuh-

tumbuhan atau lemak hewan.Biodiesel merupakan salah satu bahan bakar
alternatif

ramah

lingkungan,tidakmempunyaiefekterhadapkesehatandandapat

dipakaisebagaibahanbakarkendaraanbermotorserta dapatlebih menurunkan emisi
bila dibandingkan dengan minyak diesel. Biodiesel mempunyai sifat pembakaran
yang serupa dengan minyaksolar,sehinggadapatdipergunakanlangsungpadamesin
berbahan bakarminyaksolartanpamengubah mesin. Karakteristik dan standar
biodiesel ditunjukkan pada tabel 2.1 di bawah ini.
Tabel 2.1 Karateristik dan standar biodiesel

Parameter

Satuan

Standar

Biodiesel

Nasional

Standar ASTM

Indonesia
Angka asam

Mg KOH/g

Maks 0,8

Maks 0,5

Kadar air dan

%vol

Maks 0,05

Maks 0,05

%wt

Maks 0,3

Maks 0,3

Residu karbon

%wt

Maks 0,05

Maks 0,05

Abu tersulfatkan

%wt

Maks 0,02

Maks 0,02

Blerang

%wt

Maks 100

Maks 50

Fosfor

Mg/kg

Maks 10

Maks 1

Gliserol Bebas

%wt

Maks 0,24

Maks 0,02

Gliserol Total

%wt

Maks 0,24

Maks 0,24

sedimen
Korosi dan
lempeng tembaga

Universitas Sumatera Utara

Kadar Ester Alkil

%wt

96,56

Uji halpen

Negatif

Sumber : Badan Standarisasi Nasional (2006)

European Co,,ision

(2007)
Thajana dan Pranowo

Kartika et.al (2011)

2.1.3. Pembuatan Biodiesel
Biodiesel

dapatdibuatdari

ataulemakhewani)melalui

berbagai

minyakhayati(minyaknabati

prosesesterifikasigliseridaataudikenal

prosesalkoholisis.Reaksiyang

terjadidapat

dengan

dituliskan

sebagai

berikut(Ma,F.,1999;Hariyadi, dkk,2005).
Hampirseluruhminyaknabatidapatdiolahmenjadibiodiesel.
nabatiyangdapatdiolahmenjadi

biodiesel

dapat

Minyak

dihasilkanolehberbagai

macamjenistumbuhansepertikedelai,kanola,intisawit,kelapa, jarak pagar,bunga
matahari,bijikapuk,jagung,

dedak

padidanratusan

minyaklainnya.Namunbahanutamapembuatan

tanaman

penghasil

biodieselyangsering

digunakan

adalah minyakjarakpagarkarena minyakinibukanmerupakan minyak

untuk

pangan karena minyak jarak ini memiliki sifat sangat beracun.
Padaskalakecildapatdilakukandenganbahanminyakgoreng1
baruatau

bekas.Metanolsebanyak200

3,5gramuntuk

mlatau0.2liter.Soda

minyakgoreng

bekas. Dapat

bebasatauFFAyang

apiatauNaOH

bersih,jikaminyakbekas

diperlukan4,5gramataumungkinlebih.Kelebihanini
menetralkanasamlemak

literyang

diperlukan

banyakpada

untuk

minyak

goreng

pula mempergunakan KOH namun mempunyai hargalebih

mahaldan diperlukan1,4kalilebihbanyakdari soda. Proses pembuatan;Sodaapi
dilarutkandalamMetanoldankemudiandimasukan
kedalamminyakdipanaskansekitar55oC,diadukdengancepatselama15-20
menitkemudiandibiarkandalamkeadaandinginsemalam.Maka akan

diperoleh

Universitas Sumatera Utara

biodiesel

pada

bagian

dansedikitbagian

atas

dengan

warna

jernih kekuningan

bawahcampuranantarasabun

dariFFA,

sisametanolyangtidakbereaksidangliserinsekitar79ml.
Biodieselmerupakan cairan kekuningan pada bagian atas dipisahkan
dengan mudahdengan menuang dan menyingkirkanbagianbawahdari cairan.
Untukskalabesar

produk

bagianbawahdapat

dimurnikanuntuk

memperolehgliserinyangberhargamahal,jugasabundansisa metanol yangtidak
bereaksi.

Gambar 2.1 Diagram Alir Biodiesel
Pembuatan biodiesel dapat dilakukan dengan cara berikut ini:
1. Proses reaksi kimia
Reaksi kimia dalam pembuatanbiodiesel bisadilakukan dengan2cara,yaitu:
1.a.Reaksi Trans-esterifikasi
Transesterifikasi(biasadisebutdenganalkoholisis)

adalah

tahapkonversi

daritrigliserida(minyak nabati) menjadi alkyl ester, melalui reaksi dengan
alkohol,

danmenghasilkanproduk

samping

yaitugliserol.Diantaraalkohol-

alkoholmonohidrikyang

menjadi

kandidatsumber/pemasokgugusalkil,methanoladalahyangpaling

umum

digunakan,

paling

karenaharganya

murah

tinggi(sehinggareaksidisebutmetanolisis).Jadi,

dan

reaktifitasnya

disebagianbesar

duniaini,

Universitas Sumatera Utara

biodiesel

praktisidentik

denganester

metil

asam-asam

lemak(FattyAcids

MetilEster,FAME).
Berikut ini dapat dilihat rumus kimia proses transesterifikasi :

Hal-hal yang mempengaruhireaksi transesterifikasi
Tahapanreaksitransesterifikasipembuatan biodieselselalu menginginkan
agar

didapatkan

produk

biodiesel

dengan

jumlah

yang

maksimum.Beberapakondisireaksi yang mempengaruhi konversiserta perolehan
biodiesel melaluitransesterifikasiadalah sebagai berikut(Freedman,1984):
a.Pengaruhairdan asamlemak bebas
Minyaknabatiyangakanditransesterifikasiharusmemilikiangka
asamyanglebihkecildari1.Banyakpenelitiyangmenyarankan agar

kandungan

asam lemak bebas lebih kecil dari 0.5% (