Variasi Laju Aliran Biogas Pada Sistem Pembilasan Menggunakan Campuran Naoh Dan H2O Untuk Pemurnian Biogas Dari Pengotor CO2.

PROCEEDING
PENINGKATAN PERAN ILMU TEKNIK MESIN UNTUK
KESEJAHTERAAN DAN KEMANDIRIAN BANGSA

DEWAN REDAKSI
Penanggung Jawab:
Ir. Muhammad Waziz Wildan, M.Sc., Ph.D.(Ketua Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas
Teknik UGM)
Ir. Subagyo, Ph.D.(Sekretaris Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik UGM)
Panitia Pengarah:
Prof. Mulyadi Bur (Sekjend BKS-TM)
Ketua Jurusan/Departemen/Program Studi Teknik Mesin dalam BKSTM se-Indonesia
Ketua:
Prof. Harwin Saptoadi
Sekretaris:
Dr. Gesang Nugroho
Bendahara:
Dr. Kusmono
Dewan Redaksi:
Dr. Deendarlianto
Dr. Suyitno

Dr. Khasani
Dr. Made Miasa
Reviewers:
Prof. Harwin Saptoadi
Dr. Deendarlianto
Dr. Suyitno
Dr. Khasani
Dr. Made Miasa
Dr. Gesang Nugroho
Dr. Kusmono
✆✝✞

✁✂ ✄☎ ✟ ✠ ✂
✡☛☞ ✌✍✎✍☞✏ ☞✑ ✍✌ ✎✑✒ ✓✔✕✑✕✓✑ ☞✖✔✗ ☞✌✌☞✒ ✕✑ ✍☛☞ ✔ ✎✔ ☞✗✌ ✎✗ ☞ ✍☛ ✓✌☞ ✓✘ ✍☛☞ ✎✙✍☛ ✓✗✌ ✍☛☞✏✌☞✚✛☞✌ ✎✑✒ ✑✓✍ ✑ ☞✜☞✌✌✎✗✕✚✢ ✗ ☞✘✚☞✜✍ ✍☛☞
✓✔✕✑✕✓✑ ✓✘ ✍☛☞ ☞✒✕ ✍✓✗✌ ✎✑✒ ✓✗✣ ✎✑✕✤ ☞✗✌✥ ✦✑✢ ✏ ☞✑ ✍✕✓✑ ✓✘ ✜✓✏✔ ✎✑✢ ✓✗ ✍✗ ✎✒☞ ✑ ✎✏ ☞ ✒✓☞✌ ✑✓✍ ✕✏✔✚✢ ☞✑✒✓✗✌☞✏ ☞✑ ✍✧✢ ✓✗✣ ✎✑✕✤ ☞✗✌★

✩✓✔✢✗✕✣☛✍ ✪ ✫✬✭✫✮ ✯☞✔ ✎✗ ✍☞✏ ☞✑ ✍ ✰☞✜☛✎✑✕ ✜✎✚ ✓✘ ✱✑✣✕✑ ☞☞✗✕✑✣ ✲✎✜✙✚✍✢✮ ✳✎✒✴ ✎☛ ✰✎✒✎ ✵✑✕ ✛☞✗✌✕ ✍✢ ✶✓✍ ✍✓ ✧☞ ✜✓✏✏ ☞✗ ✜✕ ✎✚✚✢
✗ ☞✔✗✓✒✙✜☞✒ ✧✢ ✎✑✢ ✏ ☞✎✑✌ ✷✕ ✍☛ ✓✙✍ ✷✗✕ ✍✍☞✑ ✔ ☞✗✏✕✌✌✕✓✑ ✸✗✕✑ ✍☞✒✕✑ ✹✓✣✢ ✎✺✎✗ ✍✎✮ ✻✑ ✒✓✑ ☞✌✕ ✎✮ ✼✜✍✓✧☞✗ ✶✓✛☞✏✧☞✗ ✫✬✭✫
ISSN: 2302 – 4542

SUSUNAN PANITIA
Ketua

:

Prof. Harwin Saptoadi

Sekretaris

:

Dr. Gesang Nugroho

Bendahara

:

Dr. Kusmono

Acara

:

Dr. Joko Waluyo
Dr. Sugiyono
Dr. Herianto
Ryan Anugrah Putra, M.Sc

Publikasi

:

Dr. Deendarlianto
Dr. Khasani
Dr. Suyitno
Dr. Arif Wibisono
Dr. Budi Dharma

Akomodasi

:

Dr. Hari Agung Yuniarto
Dr. Rini Dharmastiti
Dr. Made Miasa
Dr. Muslim Mahardika

Kegiatan Umum

:

Dr. M. A. Bramantya
Janu Pardadi, M.T
Urip Agus Salim, M.Eng.
Budi Arifvianto, M.Biotech

Workshop Mobil Listrik

:

Nasional

Dr. Jayan Sentanuhady
Christin Budiono, S.T
Diyah Pudak Wangi

Koordinator Pelaksana

:

Freddy Frinly Rizki

Wakil Koord. Pelaksana

:

Benjamin Bima

Sekretaris Pelaksana

:

Stefani Bertania Motto

Bendahara Pelaksana

:

Francisca Dwi Listyaningsih
Raeshifa Diani A

Sie Kesekretariatan

:

Sugiyanto

(Koor)

Stenly Fransiscus

Isnan Fajar Muaddin

✝✝

Tiko Rizky S
Dyah Yunita S
Sie Publikasi

:

Ariyanto Hernowo

(Koor)

Sarra Nanda Pradana
RR Prameswari Kiranaratri
Fariz Zul Hilmi

✝✁ ✝✂ ✟✝✄☎ ✁✞✆✁✟✂ ✝

:

Bayu Semiawan

(Koor)

Akhsanto Anandito
Tedy Setya Nugraha

✝✁

✝✆✄✂✆✁✂ ✆✝✝

:

(Koor)

Ahmad Zihni
Aldrin Gutama
Aziz Rizky Ujianto

Fuad Arffan

✝✁ ✞✁✁✟✁✄✠ ✞✟✝✟✄

:

Robert Parlindungan Pasaribu

(Koor)

Rizki Nufta Anugrah
Dhimas Fajar Anugrah
Faris Mahendra
Ridho Rahman
Rifqi Bustanul F
Augusto Dwifa

✝✁ ✄ ✞✆✡✆☎✟✂ ✝☎☛✆✄✂ ☞✡✂ ✝
:

Mohammad Aufar Rafi M

Yusuf Qaradhawi

(Koor)

Satyawhana Putra Utama

✝✁ ✄ ✌✟✁✟

:

Jihad M Machmud
Afian Azmi
Rio Aji Nugroho
Luqman Muhardian

✝✝✝

(Koor)

Arfan Nur Fadilah
Teddy Maulana
Hendy Indrajaya
Stefanus Eko
Dwi Budianto
Nurcahyo Dwi
Faris Fadil Utomo
Damai Firdaus
Fadhel Muhammad
Andri Firdaus
Arfi
Diko Anutup
Michael
Budi Utomo
Yusuf Abdilah
Akbar Kusuma
Imam Ahfas
Gema Achmad F
Bima Prakoso K
Aqli Haq
Anandya Reza P

Sie Lomba Rancang
Bangun Mesin

:

Gibransyah Putra
Mohammad Vicky Ramdhani
Wily Rohmat Hidayat
Wanda Andreas
Abshar Parama Putra P

✝

(Koor)

Abdul Muiz
Yordyan Sistriyantoro
Rendy Muhammad G
Moch. Ryan Ardiansyah
M. Roy Haqiqi

Wendi Wicaksono
Muh. Reza Arifin
Fadhil Ahmad Qamar

KATA PENGANTAR

Pembaca budiman,
Proceedings Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) XI dan Thermofluid IV 2012
menjumpai para pembaca pada penghujung tahun 2012 ini. Proceedings SNTTM 2012 dan
Thermofluid IV 2012 merupakan kumpulan makalah penelitian peserta SNTTM XI dan Thermofluid
IV 2012. Makalah penelitian para peserta seminar meliputi lima bidang, di antaranya: konversi energi,
manufaktur, material, mekanika terapan, dan pendidikan teknik mesin. Selain perkembangan yang
begitu pesat, bidang-bidang tersebut menjadi aspek penting yang juga mempengaruhi kehidupan
manusia di era modern ini.
Proceedings kali ini mempublikasikan 360 makalah di antaranya 164 makalah pada bidang
konversi energi, 47 makalah pada bidang manufaktur, 82 makalah pada bidang material, 58 makalah
pada bidang mekanika terapan dan 9 makalah pada bidang pendidikan teknik mesin. Walaupun
dikelompokkan dalam lima bidang, makalah-makalah tersebut kadang tetap saling terkait dengan
fokus yang mirip misalnya energi, bahan dan lingkungan. Hal ini memang sesuai dengan tujuan
SNTTM sendiri yang memberikan wawasan komprehensif pada pesertanya tentang fokus tertentu dari
sudut pandang berbagai bidang. Kiranya proceedings kali ini dapat memberikan gambaran dan
wacana, memperluas cakrawala dan mengurangi rasa haus ilmu pengetahuan pembaca.
SNTTM akan tetap berkomitmen untuk merangkum dan menjaring karya-karya ilmiah di
tahun-tahun berikutnya dalam bentuk kajian teknologi yang dikuasai oleh para penulisnya. Oleh
karena itu, SNTTM akan tetap mengundang para peneliti dan masyarakat umum untuk meneliti dan
mengirim naskahnya. Kritik dan saran anda akan selalu kami nantikan.
Akhirnya diucapkan selamat membaca.

REDAKSI

✝

DAFTAR ISI
Susunan Panitia .................................................................................................................................

ii

Kata Pengantar ..................................................................................................................................

v

Daftar Isi ............................................................................................................................................ vi
A. Keynote Speech
GEOTHERMAL ENERGY AND ITS FUTURE
Ryuichi ITOI ......................................................................................................................................

1

A STUDY ON PULSE DETONATION ENGINE IN JAPAN
Shigeharu Ohyagi ............................................................................................................................... 40
INNOVATIVE JAPANESE WASTE-TO-GREEN PRODUCT TECHNOLOGIES
FOR ESTABLISHMENT OF SUSTAINABLE WASTE MANAGEMENT SYSTEM IN
DEVELOPING COUNTRIES
Kunio Yoshikawa ............................................................................................................................... 47
B. Konversi Energi

Split Turbin Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Air Mikro
Darwin Rio Budi Syaka, Edward Leonard Dan Dyah AruWulandari (KE - 002) ...........

82

Pengaruh Jarak Antara Katup Dan Tangki Pengelak Terhadap Efek Water Hammer
Jenny Delly, Welly Liku Padang (KE - 003) ...................................................................... 87
Perbandingan Performansi Pompa Hydram Dengan Katup Tekan Model Plat,
Membran Dan Bola
Made Suarda (KE - 004) ..................................................................................................... 93
Studi Numerik Penambahan Momentum Aliran Melalui Penggunaan Bluff
Rectangular Turbulator (Brt) Di Depan Leading Edge
Herman Sasongko, Heru Mirmanto, Sutrisno (KE - 005) ................................................. 100
Numerical Investigation Of Dynamic Stall For Non-Stationary Two-Dimensional Blade
Airfoils
G.S.T.A. Bangga, H. Sasongko (KE - 006) ................................................................
106
Visualisasi Dan Signal Processing Dari Data Liquid Hold-Up Aliran Plug Air-Udara
Pada Pipa Horizontal
Okto Dinaryanto, Naufadhil Widarmiko Indarto, Deendarlianto (KE - 007) ................... 113
Pengukuran Liquid Hold-Up Dan Kecepatan Gelombang Aliran Stratified Air-Udara
Pada Pipa Horisontal
Akhmad Zidni Hudaya, Indarto, Deendarlianto ( KE 008) ...........................................
120
Analisis Nilai Kalor Bahan Bakar Limbah Padat Fibre Dan Shell Pada Pabrik Kelapa
Sawit Di Pt. Buana Karya Bhakti Kalimantan Selatan
Rachmat Subagyo, I Wayan Wawan Mariki, Rudi Siswanto (KE - 009) ........................ 126

✝✝

Variasi Laju Aliran Biogas Pada Sistem Pembilasan Menggunakan Campuran Naoh
Dan H2o Untuk Pemurnian Biogas Dari Pengotor Co2
I Nyoman Suprapta Winaya, Pande Made Kerta Wibawa, IGN Putu Tenaya (KE - 010)... 133
Pengaruh Air Fuel Ratio Terhadap Kecepatan Rambat Api Dan Emisi Gas Buang
Berbahan Bakar Lpg Pada Ruang Bakar Model Helle-Shaw Cell
I Gusti Ngurah Putu Tenaya, I Made Eka Astina , Made Hardiana (KE - 011) ................. 138
Karakteristik Semprotan Bahan Bakar Biodiesel Pada Sistem Injeksi Common-Rail
Ainul Ghurri (KE - 012) ................................................................................................... 146
Analisis Perfomansi Pemanas Air Kolektor Surya Terkonsentrasi Berbentuk
Trapezoidal Dengan Minyak Nabati Sebagai Media Penyimpan Panas
Ketut Astawa,ST., MT, I G N Putu Tenaya, ST. MT, I Md. Eka Dharma Setiawan (KE - 015)
............................................................................................................................................ 150
Implementation Of Humid Air Turbine For Combined Cycle Power Plant
Arka Krisnamurti And I Made Astina (KE - 016) ............................................................ 155
Pemodelan Dan Analisa Energi Yang Dihasilkan Mekanisme Multilayer Piezoelectric
Vibration Energy Harvesting Akibat Pengaruh Variasi Susunannya Dengan Sistem
Suspensi Pada Kendaraan
Wiwiek Hendrowati, Yulia Y. Latumeten, Harus Laksana Guntur, J. Lubi, I Nyoman Sutantra
( KE - 017) ........................................................................................................................ 161
Kajian Teoritik Pembakaran Arang Kayu Pinus
Danang Dwi Saputro, Harwin Saptoadi (KE - 018) ......................................................... 169
Kaji Eksperimental Pemanfaatan Serbuk Gergaji Kayu Dan Bubur Kertas Koran
Sebagai Bahan Isolator Pada Dinding Boiler Mini
Ismail Thamrin, Pure Mandela ( KE - 019) ...................................................................... 177
Perbandingan Efisiensi Dan Ongkos Energi Antara Pembangkit Listrik Dengan Syngas
Gasifikasi Sekam Padi Dan Dengan Bensin
Suyitno, Muhammad Nizam, Dharmanto, Khamdan Mujadi (KE - 020) ......................... 183
Efek Konsentrasi Larutan Pada Kualitas Transparant Conductive Oxide Sel Surya
Zainal Arifin, Suyitno, Ahmad Arif Santoso, Mirza Yusuf (KE - 021) ........................... 188
Analisa Teknis Dan Ekonomis Penggunaan Dc To Ac Inverter Sebagai Emergency
Energi Rumah Tangga
Witono Hardi, Said Hi Abbas (KE - 022) ......................................................................... 193
Pengaruh Isolator Keramik Dan Pengujian Pegas Terhadap Kinerja Desain Tungku
Briket Arang Biomassa System Kontinyu Berpengapian Semi Otomatis
I Wayan Joniarta Dan Made Wijana (KE - 024) ............................................................... 198
Study On Paddy Drying Using Husk Stove As A Heater Drying Air
Syukri Himran (KE - 025) ................................................................................................ 204
✝✝✝

KE - 010

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XI (SNTTM XI) & Thermofluid IV
Universitas Gadjah Mada (UGM), Yogyakarta, 16-17 Oktober 2012

VARIASI LAJU ALIRAN BIOGAS PADA SISTEM PEMBILASAN MENGGUNAKAN
CAMPURAN NaOH DAN H 2 O UNTUK PEMURNIAN BIOGAS DARI PENGOTOR CO 2
I Nyoman Suprapta Winaya*, Pande Made Kerta Wibawa, I Gusti Nguruh Putu Tenaya
Jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran, 80361 Bali Telp/Fax: 0361703321
*E-mail: ins.winaya@me.unud.ac.id, nswinaya@gmail.com

Abstrak
Seiring dengan perkembangan teknologi yang semakin pesat dan dengan semakin menipisnya cadangan minyak
nasional, maka kebutuhan akan sumber energi yang terbarukan menjadi pertimbangan yang sangat penting.
Biogas adalah salah satu sumber energi terbarukan dari bahan organik akibat reaksi bakteri anaerob. Upaya untuk
memurnikan kandungan methana (CH 4 ) pada biogas merupakan salah satu pertimbangan yang sangat penting
karena dapat mempengaruhi nilai kalor dalam proses pembakaran. Dalam biogas, kandungan yang cukup tinggi
yang mempengaruhi kemurnian CH 4 adalah CO 2 . Adanya kandungan CO 2 sangat tidak dikehendaki karena
disamping menggangu proses pembakaran dapat juga menimbulkan gas emisi yang tidak ramah lingkungan.
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kandungan CO2 yang bisa diserap dari biogas serta
efisiensi kelembaban biogas setelah mengalami proses pembilasan.
Dalam pemisahan CO 2 dari biogas ada beberapa teknologi yang dapat dikembangkan, yaitu : absorbsi pada zat
cair, absorbsi pada permukaan zat padat, absorbsi secara kriogenik, dan absorbsi dengan membran. Dari keempat
cara absorbsi CO 2 tersebut, absorbsi menggunakan zat cair merupakan metode absorbsi yang paling mudah dan
efisien. Penelitian ini menggunakan sistem pembilasan dengan menggunakan NaOH yang dilarutkan di dalam air.
Pengujian dilakukan pada unit pembilasan dalam skala labolatorium dimana larutan NaOH dialirkan dalam bentuk
kabut secara konstan dari atas tabung sedangkan biogas akan dialirkan dari bawah tabung dengan variasi laju
aliran biogas adalah 0.03, 0.04, 0.05, 0.06 dan 0.07 liter/detik. Data yang diamati adalah kandungan CH 4 , CO 2 ,
H 2 O dan temperatur biogas setelah proses pembilasan. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, diperoleh CO 2
terabsorbsi paling tinggi pada laju aliran 0.07 liter/detik dengan menghasilkan CH 4 paling tinggi yaitu 96.8 %.
Efisiensi kelembaban juga diamati dimana terjadi peningakatan sebesar 10 % pada laju aliran 0.06 liter/detik.
Hal ini menunjukkan bahwa CO 2 mampu terabsorbsi dengan baik pada larutan NaOH, dimana reaksi absorbsinya
: 2NaOH (l) + CO 2(g) menghasilkan Na 2 HCO 3(s) + H 2 O (aq), sehingga unsur CO 2 pada biogas akan berkurang yang
menyebabkan komposisi CH 4 akan meningkat karena NaOH (l) + CH 4(g) tidak akan bereaksi karena CH 4 dalam
kondisi stabil. Sementara kandungan H 2 O akan dipengaruhi oleh laju aliran biogas, karena semakin lambat laju
aliran maka H 2 O akan semakin banyak terkandung dalam biogas, reaksi H 2 O (aq) + NaOH (l) akan menghasilkan
Na+ + OH- + H 2 O (aq) .

Kata Kunci : Sistem pembilasan, absorbsi CO 2 , laju aliran biogas, kandungan CH 4 , efisiensi kelembaban

133

KE - 010

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XI (SNTTM XI) & Thermofluid IV
Universitas Gadjah Mada (UGM), Yogyakarta, 16-17 Oktober 2012

aliran masuk biogas pada campuran NaOH dan
H 2 O untuk menyerap CO 2 .
Dasar teori
Biogas didefinisikan sebagai campuran
gas yang mudah terbakar yang dihasilkan oleh
fermentasi anaerobik biomassa oleh bakteri dan
hanya membutuhkan waktu yang relatif singkat
untuk membentuk gas. Biogas memiliki
kandungan utama metana yang mudah
terbakar (CH 4 ) dan juga mengandung unsur
yang
tidak
mudah
terbakar
seperti
karbon
dioksida
(CO 2 )
serta beberapa polutan lainnya dalam jumlah
kecil.
Komposisi biogas yang dihasilkan
sangat tergantung pada jenis bahan baku yang
digunakan. Komposisi biogas yang utama
adalah gas metana (CH 4 ) dan gas karbon
dioksida (CO 2 ) dengan sedikit hidrogen sulfida
(H 2 S). Komponen lainnya yang ditemukan
dalam kisaran konsentrasi kecil (trace element)
antara lain gas hidrogen (H 2 ), gas nitrogen
(N 2 ), gas karbon monoksida (CO) dan gas
oksigen (O 2 ). Komposisi biogas bervariasi
tergantung dengan asal proses anaerobik yang
terjadi. Gas landfill memiliki konsentrasi
metana sekitar 50%, sedangkan sistem
pengolahan limbah maju dapat menghasilkan
biogas dengan 55-75% CH 4 .
Permasalahan yang muncul ketika
biogas baru diproduksi adalah komposisi
biogas itu sendiri karena biogas mengandung
beberapa gas lain yang tidak menguntungkan.
Untuk mendapatkan hasil pembakaran yang
optimal perlu dilakukan proses pemurnian atau
penyaringan. Beberapa gas yang tidak
menguntungkan antara lain CO 2 , H 2 S dan
H 2 O.
Adsorbsi secara umum adalah proses
pengumpulan substansi terlarut yang ada dalam
larutan oleh permukaan zat atau benda
penyerap dimana terjadi suatu ikatan kimia
fisik antara substansi dengan zat penyerap.
Absorbsi CO 2 pada suatu senyawa merupakan
proses penyerapan kandungan CO 2 pada
senyawa tersebut. Dimana dalam hal ini
digunakan absorber campuran NaOH dan H 2 O.

Pendahuluan
Biogas adalah salah satu sumber energi
alternatif dari bahan organik, ini dikarenakan
biogas merupakan hasil dari proses biologis
yang terjadi didalam degister. Biogas
mengandung beberapa gas seperti metana
(CH 4 ), karbon dioksida (CO 2 ), hidrogen
sulfida (H 2 S), uap air (H 2 O) serta gas yang
lainnya. Kemurnian CH 4 dari biogas
merupakan salah satu pertimbangan yang
sangat penting, karena tinggi rendahnya
kandungan CH 4 akan mempengaruhi nilai
kalor dalam proses pembakaran. Dalam biogas,
kandungan yang cukup
tinggi
yang
mempengaruhi kemurnian CH 4 adalah CO 2 .
Dalam pemisahan CO 2
dari biogas ada
beberapa teknologi yang dapat dikembangkan,
yaitu : absorbsi pada zat cair, absorbsi pada
permukaan zat padat, absorbsi secara kriogenik,
dan absorbsi dengan membran. Pembilasan
dengan air adalah teknologi yang paling umum
digunakan untuk pemurnian biogas, karena air
sangat mudah diperoleh walupun dalam
kapasitas yang besar. Pembilasan dengan air
dimana laju aliran air secara kontinu mampu
menyerap kandungan CO 2 mencapai 30%
(Kapdi dkk., 2004). Disamping menggunakan
air sebagai absorben, ada juga larutan yang
lebih baik dalam penyerapan CO 2. Larutan
narium hidroksida (NaOH) merupakan larutan
yang sangat baik dalam pengikatan CO 2 . Pada
penelitian sebelumnya (Maarif dkk., 2009)
Absorbsi
CO 2
dilakukan
dengan
mengumpankan larutan NaOH pada bagian
atas menara pada konsentrasi dan laju alir
tertentu, sementara biogas dialirkan pada
bagian bawah menara. Absorbsi CO 2 dari
biogas menggunakan larutan kimia NaOH
dengan memvariasikan tekanan pada tabung
absorbsi , CO 2 yang mampu terserap cukup
tinggi sehingga dari proses absorbsi, biogas
bisa digunakan sebagai bahan bakar generator
listrik. dimana dalam penelitiannya tabung
absorbsi
ditambah
dengan
sekat
–
sekat (Kismurtono, 2011).
Berdasarkan hal tersebut diatas maka
perlu diadakan kajian terhadap variasi laju

134

KE - 010

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XI (SNTTM XI) & Thermofluid IV
Universitas Gadjah Mada (UGM), Yogyakarta, 16-17 Oktober 2012

Alat yang digunakan dalam penelitian antara
lain : Biogas, Aquades ( H 2 O ) dan NaOH
powder
Instalasi Penelitian

Reaksi terbentuknya absorber dan proses
absorbsi dapat dirumuskan sebagai berikut :
Reaksi terbentuknya absorber (larutan
NaOH) :
NaOH (s ) + H 2 O (aq)
Na+ (l) + OH- (l) + Panas (1)
Reaksi proses absorsi pada larutan NaOH :
2NaOH (l) +CO 2(g)
Na 2 HCO 3(s) + H 2 O (aq)
(2)
(2)
+
NaOH (l) +H 2 O (aq)
Na (l) + OH (l) + H 2 O (aq)
(3)
(3)
NaOH (l) + CH 4(g)
NaOH (l) + CH 4(g)
(4)
NaOH (l) +CH 4(g) +CO 2(g) +H 2 O (aq)
CH 4(g) +Na 2 HCO 3(s) +H 2 O (aq)
(5)

(1) (20)

14

16

17
12
1

13

4 5
2 3 67

15

8 9 10 11

CH 4 tidak akan bereaksi dengan NaOH
karena CH 4 sudah dalam kondisi stabil.
Setelah mengalami proses pembilasan,
biogas yang kandungan CO 2 nya sudah
terabsorbsi akan memiliki kelembaban yang
berbeda.
Untuk
menetukan
efisiensi
kelembaban itu dapat ditentukan dengan
persamaan berikut :
(6)
h = (t 1 - t 2 ) / (t 1 - t w ) 100%
Dimana :
h = Efisiensi kelembaban dari sistem
pembilasan (%)
t 1 = Temperatur bola kering pada saluran
biogas masuk (oC)
t 2 = Temperatur bola kering pada saluran biogas
keluar (oC)
t w = Temperatur bola basah pada saluran biogas
masuk (oC)
Metode Penelitian
Variabel Penelitian
Variabel bebas Laju aliran biogas : 0.03 l/det,
0.04 l/det, 0.05 l/det, 0.06 l/det, 0.07 l/det
Variable terikat Dalam penelitian ini variable
terikatnya adalah kandungan CH 4 , CO 2, H 2 O
dan effisiensi kelembaban biogas
Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian antara
lain : Penampung biogas (Plastik polyteline),
Kompresor Pengukur tekanan, Termometer,
Katup, Flow meter, Pompa, Tabung absorber,
Tabung sikulasi NaOH, Spuyer, Selang, Pipa
1/2 inchi dan Gas analyzer (GC-MS
Bahan

135

Gambar 1. Skema Instalasi Alat Percobaan
Keterangan :
✁1
: Penampung biogas (Plastik
polyteline)
✁ 6 dan 9 : Katup
✁ 4 dan 17 : Termometer bola kering
✁5
: Termometer bola basah
✁ 3 dan 10 : Pengukur tekanan
✁ 12
: Tabung absorbsi
✁ 13
: Tabung sirkulasi larutan NaOH
✁ 11
: Pompa
✁ 7 dan 8 : Flow meter
✁ 14
: Spuyer
✁ 15
: Pipa PVC
✁ 16
: Selang
✁ 18
: Penampung sampel biogas
(Plastik
polyteline)
Metode Pengambilan Data
Larutan NaOH 1 M akan dialirkan untuk
proses pembilasan pada biogas. Kemudian
pengujian berikutnya dengan memvariasikan
laju aliran biogas dari 0.03 l/det, 0.04 l/det,
0.05 l/det, 0.06 l/det, 0.07 l/det.
Urutan pelaksanaan pengambilan data adalah
sebagai berikut :
Persiapkan biogas yag akan diuji serta
membuat rancangan alat pengujian. Pilih bahan
bahan – bahan dari alat uji dan lakukuan proses
pembuaan alat uji. Setelah alat uji selesai maka
lakukan proses pengujian mulai dari :
Memasang selang masuk kompresor pada
keluaran penampung biogas untuk mengalirkan
biogas ke dalam plastik polyteline untuk
mengetahui kandungan awal biogas dan uji
kandungan biogas pada gas analyser, ulangi
langkah tersebut sebanyak 3 kali. Catat data
pada table 1. Proses selanjutnya untuk biogas

18

KE - 010

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XI (SNTTM XI) & Thermofluid IV
Universitas Gadjah Mada (UGM), Yogyakarta, 16-17 Oktober 2012

yang mengalai proses pembilasan adalah mulai
katup pada saluran pompa dan selanjutnya
hidupkan pompa agar terjadi sirkulasi larutan
NaOH dengan laju aliran 0,05 l/det, Hidupkan
kompresor untuk mengalirkan biogas ke dalam
tabung absorbsi, variasikan laju aliran biogas
masuk kedalam tabung absorbsi dengan
mengatur katup, laju aliran biogas dapat dilihat
pada flow meter. Besarnya laju aliran biogas
yang pertama adalah 0,03 l/det, tampung biogas
pada plastik polyteline untuk selanjutnya
dilakukan proses pengujian pada gas analyser
dan ulangi langkah tersebut sebanyak 3 kali pada
masing – masing variasi laju aliran biogas
berturut – turut biogas 0.04 l/det, 0.05 l/det, 0.06
l/det, 0.07 l/det.

dari : membuka
akan menurun menjadi 4.5% seperti ditunjukan
pada Gambar 3. Molaritas CH 4 akan semakin
meningkat seiring dengan meningkatnya laju
aliran masuk biogas, namun sebaliknya CO 2 dan
H 2 O molaritasnya akan menurun. Hal tersebut
dikarenakan jumlah molekul dari CO 2 dan H 2 O
menurun akaibat terabsorbsi oleh larutan NaOH,
sedangkan unsur CH 4 akan meningkat seperti
ditunjukkan pada gambar 4.
Hasil pengujian menunjukkan bahwa : laju aliran
biogas
pada
0.07
litet/detik
mampu
menghasilkan kandungan CH 4 yang paling
tinggi, CO 2 terabsorbsi paling tinggi serta
kandungan H 2 O paling rendah. Tingkat efisiensi
kelembaban paling tinggi diperoleh pada laju
aliran biogas 0.06 liter/detik. Untuk molaritas
unsur penyusun biogas diperoleh paling baik
pada laju aliran 0.07 liter/detik.

Kandungan Unsur (%)

Pembahasan
Setelah mengalami proses pembilasan
dengan laju aliran masuk biogas 0.03 liter/detik
kandungannya menjadi CH 4 : 86.8 %, CO 2 : 10.6
% dan H 2 O : 2.6 %, pada laju aliran masuk
biogas 0.04 liter/detik kandungannya menjadi
CH 4 : 90.6 %, CO 2 : 7.5 % dan H 2 O : 1.9 %,
pada laju aliran masuk biogas 0.05 liter/detik
kandungannya menjadi CH 4 : 93.8 %, CO 2 : 4.5
% dan H 2 O : 1.7 %, pada laju aliran masuk
biogas 0.06 liter/detik kandungannya menjadi
CH 4 : 95.07 %, CO 2 : 3.6 % dan H 2 O : 1.3 %
dan pada laju aliran masuk biogas 0.07 liter/detik
kandungannya menjadi CH 4 : 96.8 %, CO 2 : 2.2
% dan H 2 O : 1% ditunjukkan pada Gambar 2.
Efisiensi kelembaban biogas turun setelah proses
pembilasan, pada laju aliran 0.03 liter/detik
efisiensi kelembaban akan turun sebesar 1.1%,
pada laju aliran 0.04 liter/detik efisiensi
kelembaban turun sebesar 2.5%, pada laju aliran
0.05 liter/detik efisiensi kelembaban turun
sebesar 3.8%, Tanda minus yang ditunjikan pada
grafik menyatakan bahwa kelembabaan biogas
meningkat, namun pada laju aliran 0.06
liter/detik
efisiensi
kelembaban
akan
menunjukaan
nilai
plus,
hal
tersebut
menunjukkan bahwa terjadinya peningkatan
efisiensi kelembaban dari biogas setelah proses
pembilasan,
peningkatan
efisiensi
kelembabannya sebesar 10% dan pada laju aliran
0.07 liter/detik peningkatan efisiensi kelembaban

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

Laju Aliran Masuk Biogas (liter/detik)

Gambar 2. Grafik hubungan laju aliran
biogas terhadap kandungan biogas
setelah proses pembilasan

136

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XI (SNTTM XI) & Thermofluid IV
Universitas Gadjah Mada (UGM), Yogyakarta, 16-17 Oktober 2012

KE - 010

Maarif,Faud
dan
Arif,
Januar.
F,
Absorbsi Gas Karbondioksida (CO 2 ) dalam
Biogas dengan Larutan NaOH secara
Kontinyu, Skripsi Jurusan Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Diponegoro
Semarang (2009)
0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

Gambar 3. Grafik hubungan laju aliran
biogas terhadap efisiensi
kelembaban biogas setelah proses
pembilasan
✁ ✂

✁ ✆

✁☎
✁ ✄

Gambar 4. Grafik hubungan laju aliran
biogas terhadap molaritas unsur
penyusun biogas setelah proses
pembilasan
Kesimpulan
Berdasarkan dari data hasil penelitian yang
telah dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan
sebagai berikut :
1.Gas polutan CO 2 terabsorbsi paling tinggi
pada laju aliran biogas 0.07 liter/detik dan
menghasilkan kandungan CH 4 yang paling
tinggi.
2.Efisiensi kelembaban biogas paling tinggi
diperoleh pada laju aliran biogas 0.06
liter/detik
Daftar pustaka
Kapdi S.S, Vijay V.K, Rajesh S.K, Prasad
R,
Biogas scrubbing, compression and storage,
Centre for Rural Development
and
Technology, Indian Institute of Technology, New
Delhi 110 016, India (2004)
Kismurtono Muhamad, Upgrading Biogas
Purification in Packed Column With Chemical
Absorbpsion Of CO 2 For Energy
Alternative
Small Industry (UKM-Tahu), IJET – IJENS, Vol :
11, No : 01, Hal : 83 – 86 (2011)

137

✁ ✂ ✄☎☎

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XI (SNTTM XI) & Thermofluid IV
Universitas Gadjah Mada (UGM), Yogyakarta, 16-17 Oktober 2012

Pengaruh Air Fuel Ratio Terhadap Kecepatan Rambat Api dan Emisi Gas Buang Berbahan
Bakar LPG Pada Ruang Bakar Model Helle-Shaw Cell
I GustiNgurahPutuTenayaa, I Made EkaAstina a, Made Hardianaa
a

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana
Kampus Bukit Jimbaran Badung – Bali 80361 Telp/Faks: 0361-703321

Abstrak
Meningkatnya jumlah penduduk Indonesia sangat berpengaruh terhadap konsumsi bahan bakar khususnya di
bidang transportasi. Mengingat cadangan bahan bakar Indonesia khususnya minyak bumi sudah menipis maka
untuk mengantisipasi kekurangan minyak bumi tersebut telah digunakan bahan bakar gas salah satunya Liquefied
Petroleum
Gas
(LPG).
Cadangan
LPG
yang
dimilikiolehnegerikitacukup
besar
makaberbagaipenelitianmengenaipemanfaatan dan penggunaan secara lebihefisienmasihperludilaksanakan. Dalam
kesempurnaan pembakaran ada tiga hal yang mempengaruhi seperti perbandingan udara dan bahan bakar (Air
Fuel Ratio/AFR), kehomogenan pencampuran dan temperatur pembakaran. Sempurna atau tidaknya proses
pembakaran bisa dilihat dari kecepatan rambat api dan kandungan emisi gas buangnya, maka dari itu penulis
melakukan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh AFR terhadap kecepatan rambat api dan emisi gas buang
berbahan bakar LPG.
Pengujian ini menggunakan ruang bakar model Helle-Shaw Cell berukuran 55 x 20 x 1 cm, yang terbuat dari
bahan acrylic. Variasi AFR yang diuji adalah 14:1, 15:1, 16:1, 17:1, 18:1, 19:1, 20:1, dan 21:1. Untuk kecepatan
rambat api, data yang terukur berupa gambar perambatan api yang direkam dengan handycam. Hasil rekaman
dengan handycam disimpan dengan format file WMV kemudian dengan menggunakan software Pinnacle 8,
diextract menjadi beberapa frame gambar. Untuk menampilkan bentuk atau pola rambat api digunakan software
Adobe Photosop CS 3. Hasil gambar dari Adobe Photoshop CS 3 diberi ukuran menggunakan software Autocad
2007 sehingga mendapatkan suatu jarak dari setiap nyala api. Sedangkan untuk emisi gas buang data yang di
amati adalah CO, CO 2 , O 2 , dan HC dengan menggunakan alat gas analyzer. Hasil pengukuran selanjutnya diolah
dengan Microsoft Excel untuk mendapatkan tabel dan grafik kecepatan rambat api dan emisi gas buangnya.
Dari hasil penelitian ini diperoleh bahwa AFR stoichiometry untuk bahan bakar LPG adalah 20:1. Semakin
mendekati AFR stoichiometry, warna api berubah dari warna kemerahan menjadi merah yang pudar, biru
kemerah-merahan, biru, dan terakhir biru cerah. Dengan menaikkan AFR dari 14:1 sampai 20:1 kadar CO, O 2 ,
dan HC menurun sedangkan CO 2 meningkat setelah itu pada AFR 21:1 kadar CO, O 2 , dan HC sedikit mengalami
peningkatan sedangkan CO 2 sedikit mengalami penurunan. Pada AFR stoichiometry terjadi kecepatan rambat api
maksimum, kecepatan rambat api rata-rata maksimum,emisi gas buang CO, O 2 , HC minimum dan emisi gas
buang CO 2 maximum.
Kata kunci: bahan bakar LPG, air fuel ratio, kecepatan rambat api, emisi gas buang, helle-shaw cell

propana dengan butana adalah 30 : 70. LPG tidak
memiliki sifat pelumasan pada material yang terbuat
dari logam dan juga tidak mengandung racun.
Karena LPG merupakan gas yang tidak berbau maka
untuk keselamatan, LPG komersial perlu
ditambahkan zat ordon yaitu Ethyl Mercoptane yang
berbau menyengat.
Cadangan LPG yang dimilikiolehnegerikitacukup
besar makaberbagaipenelitianmengenaipemanfaatan
dan
penggunaan
secara
lebihefisienmasihperludilaksanakan.
Penelitianiniberupayauntukmendapatkanpemahaman
terhadapsalahsatukarakteristik
LPG
yang
sangatberpengaruhterhadapkesempurnaanpembakara

Pendahuluan
Meningkatnya jumlah penduduk Indonesia sangat
berpengaruh terhadap konsumsi masyarakat akan
bahan bakar khususnya di bidang transportasi.
Mengingat cadangan minyak bumi sudah menipis
maka untuk
mengantisipasi dan menghadapi
kekurangan bahan bakar tersebut telah digunakan
bahan bakar gas, salah satunya LPG (Liquefied
Petroleum Gas), dimana LPG merupakan senyawa
hydrocarbon yang terbentuk dari unsur C 3 H 8
(propana) dan C 4 H 10 (butana), diberikan tekanan
sampai dengan 300 psi sehingga unsur tersebut
berubah fase menjadi cair. Perbandingan komposisi
138