PROPOSAL SKRIPSI
KAJIAN ANALISA DAN EKSPERIMENTAL PENGGUNAAN BIOETANOL BERBAHAN DASAR UMBI TALAS SEBAGAI BAHAN BAKAR UNTUK MOTOR BAKAR DI TINJAU DARI UNJUK KERJA MESIN
Disusun oleh : NAMA
: Sugeng Hariyadi. w
Nim
: 03.11.085
Bid. Pilihan
: Konversi Energi
JURUSAN TEKNIK MESIN S-1 FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG 2010
Judul : Kajian Analisa Dan Eksperimental Penggunaan Bioetanol Berbahan Dasar Umbi Talas Sebagai Bahan Bakar Untuk Motor Bakar Ditinjau Dari Unjuk kerja mesin
I.
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Menipisnya cadangan bahan bakar fosil dan meningkatnya populasi manusia sangat kontradiktif dengan kebutuhan energi bagi ke langsungan hidup manusia beserta aktivitas ekonomi dan sosialnya. Produksi minyak bumi dunia diperkirakan akan mengalami penurunan dalam 20 ± 50 tahun ke depan. Menurunnya
ketersediaan
sumber
energi
bahan
bakar
minyak
bumi
menimbulkan adanya usaha-usaha untuk mencari sumber energi alternatif. Sumber energi alternatif yang dicari harus dapat diperbaharui dan ramah lingkungan. Salah satu bentuk energi alternatif yang ditawarkan adalah etanol peranan penting etanol sebagai bahan bakar transportasi yang bersih dan aman telah ditingkatkan sebagai antisipasi kekurangan bahan bakar fosil serta mengurangi tingkat pencemaran udara yang disebabkan oleh pemakaian bahan bakar fosil. Meningkatnya
penggunaan
etanol
sebagai
sumber
energi
akan
meningkatkan permintaan bahan baku. Mengingat hingga saat ini teknologi proses pembuatan etanol yang telah mantap adalah dengan teknologi starch based maka dikhawatirkan akan terjadi kompetisi antara ketersediaan bahan baku untuk pangan, pakan, dan untuk sumber energi. Selain itu, untuk
menggantikan semua kebutuhan bahan bakar minyak dunia saat ini diperlukan luas tanah, lahan pertanian, hutan, dan lain-lain yang tak terbatas. Bahkan saat ini di berbagai negara sudah menunjukkan krisis pangan sehingga perlu dicari sumber bahan baku pembuatan etanol lain. Sumber bahan baku potensial yang ketersediaannya melimpah, berharga murah, belum banyak dimanfaatkan untuk diubah menjadi etanol adalah bahan-bahan yang mengandung sukrosa (mengandung gula), mengandung pati (mengandung karbohidrat), mengandung selulosa / lignosellulosa (mengandung serat). Bahkan dalam beberapa dekade terakhir, menjadi penelitian yang menarik untuk mengetahui potensi dari bahan ± bahan berpati (mengandung pati) dalam memproduksi etanol. Umbi Talas merupakan salah satu bahan yang mengandung pati, selain itu juga untuk komoditas pangan yang dapat dikonsumsi setelah dalam bentuk olahan, diantaranya yang paling populer adalah keripik talas. Talas merupakan tanaman dari jenis umbi-umbian yang merupakan salah satu bahan pangan non beras yang bergizi cukup tinggi, terutama kandungan karbohidratnya sehingga dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif untuk bahan baku pembuatan etanol. Bioetanol dapat dibuat dari pati umbi talas yang telah diproses menjadi glukosa. Etanol diproduksi melalui hidrasi katalitik dari etilen atau melalui proses fermentasi gula menggunakan ragi Saccharomyces cerevisiae. Beberapa bakteri seperti Zymomonas mobilis juga diketahui memiliki kemampuan untuk melakukan fermentasi dalam memproduksi etanol. Pati yang terkandung dalam Tepung Talas dapat diubah menjadi alkohol, melalui proses biologi dan kimia (biokimia).
hidrolisis
Pati
Glukosa
fermentasi
Alkohol
Untuk mengubah pati menjadi gula diperlukan proses hidrolisis (hidrolisa) melalui reaksi berikut : Amilase
(C6 H12O5 )n
N C6 H12O6
glukoamilase Pati secara
teoritis,
karbondioksida.
glukosa hidrolisis
glukosa
akan
menghasilkan
etanol
dan
Perbandingan mol antara glukosa dan etanol dapat dilihat
pada reaksi berikut ini: (C6 H12O6 )n
Yeast (ragi)
2 C2 H5OH + 2 CO2 etanol
glukosa
Penggunaan bioetanol di antaranya adalah sebagai bahan baku industri, minuman, farmasi, kosmetika, dan bahan bakar. Beberapa jenis etanol berdasarkan kandungan alkohol dan penggunaannya adalah (1) Industrial crude (90-94,9% v/v), rectified (95-96,5% v/v), (2) jenis etanol yang netral, aman untuk bahan minuman dan farmasi (96-99,5% v/v), dan (3) etanol untuk bahan bakar, fuel grade etanol (99,5-100% v/v). Keuntungan penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar alternatif pengganti
minyak
bumi
adalah
tidak
memberikan
tambahan
netto
karbondioksida pada lingkungan karena CO2 yang dihasilkan dari pembakaran etanol diserap kembali oleh tumbuhan dan dengan bantuan sinar matahari CO2 digunakan dalam proses fotosintesis. Di samping itu, bahan bakar bioetanol
memiliki nilai oktan tinggi sehingga dapat digunakan sebagai bahan peningkat oktan (octane enhancer) menggantikan senyawa eter dan logam berat seperti sebagai
anti-knocking
agent
yang
memiliki
dampak
buruk
Pb
terhadap
lingkungan. Dengan nilai oktan yang tinggi, maka proses pembakaran menjadi lebih sempurna dan emisi gas buang hasil pembakaran dalam mesin kendaraan bermotor lebih baik. Bioetanol bisa digunakan dalam bentuk murni atau sebagai campuran bahan bakar gasolin (bensin). Dibanding bensin, etanol lebih baik karena memiliki angka research octane 108,6 dan motor octane 89,7, angka tersebut melampaui nilai maksimum yang mungkin dicapai oleh gasolin, yaitu research octane 88. Berdasarkan latar belakang tersebut akan sangat menguntungkan apabila dapat dimanfaatkan umbi talas menjadi suatu produk yang lebih mempunyai nilai jual, karena adanya kandungan karbohidrat yang tinggi yang berpotensi sebagai bahan alternatif dalam pembuatan alkohol (Bioetanol). Berdasarkan uraian latar belakang diatas penulis tertarik untuk malakukan penelitian :
´
Kajian Analisa Dan Eksperimental Penggunaan Bioetanol Berbahan
Dasar Umbi Talas Sebagai Bahan Bakar Untuk Motor Bakar Ditinjau ´
Dari Unjuk kerja mesin
1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut : 1. Bagaimana pengaruh penggunaaan bahan bakar Bioetanol berbahan dasar umbi talas terhadap unjuk kerja mesin. 2. Berapa nilai kalor bahan bakar premiun dengan nilai kalor bahan bakar Bioetanol yang berbahan dasar umbi talas. 3. Berapa perbandingan blending Bioetanol yang berbahan dasar umbi talas terhadap unjuk kerja dan nilai keekonomian yang optimal. 4. Berapa komposisi perbandigan emisi gas buang motor bakar berbahan bakar premium dengan Bioetanol yang berbahan dasar umbi talas.
1.3
Batasan Masalah
Untuk menghindari meluasnya permasalahan yang ada, maka dalam penelitian ini diberikan batasan masalah sebagai berikut : 1. Bahan bakar yang digunakan adalah premium yang dijual di SPBU dengan bioetanol berbahan dasar umbi talas. 2. Tidak membahas proses pembuatan Bioetanol. 3. Mesin uji yang digunakan untuk mendapatkan unjuk kerja motor bakar adalah Mesin Bensin 4-Langkah ³ Honda GX-35´ yang berkapasitas 35 CC. 4. Sistem pemasukan udara secara natural. 5. Kondisi udara atmosfer dianggap konstan, sehingga perubahan yang mungkin terjadi diabaikan.
6. Kinerja motor bakar yang dianalisis adalah o
Daya (Br ake P ower)
o
Konsumsi bahan bakar spesifik (Specific Fuel Consumtion )
o
Emisi gas buang, yang diamati adalah karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO2 ).
7. Alat uji yang digunakan untuk menghitung nilai kalor bahan bakar adalah´ Bor n Kalor imeter . "
"
8. Alat uji yang digunakan untuk mengetahui komposisi emisi gas buang motor bakar bensin adalah
"
Aotulogic Gas Analyzer
"
9. Uji kerja dan emisi gas buang motor bakar di lakukan dalam satu kali putaran (rpm).
1.4 Tujuan Pengujian
1. Untuk memperoleh perbandingan nilai keekonomian konsumsi bahan bakar premium dengan Bioetanol yang berbahan dasar umbi talas. 2. Untuk memperoleh perbandingan unjuk kerja motor bakar berbahan bakar premium dengan Bioetanol yang berbahan dasar umbi talas. 3. Untuk memperoleh perbandingan emisi gas buang motor bakar berbahan bakar premium dengan Bioetanol yang berbahan dasar umbi talas.
1.5 Manfaat Pengujian 1.
Untuk mendapatkan nilai keekonomian pemakaian bahan bakar bioetanol berbahan dasar umbi talas.
2.
Memotivasi
masyarakat,
para
petani
pada
khususnya,
dalam
memanfaatkan lahan kosong untuk areal penanaman bahan baku bioetanol. 3.
Sebagai pertimbangan terhadap pemerintah untuk menghemat devisa negara terhadap anggaran subsidi bahan bakar premium.
4.
Memberikan pertimbangan terhadap pemerintah untuk mengurangi ketergantungan bahan bakar fosil khususnya premium.
1.6 Metode Penulisan
Penelitian dilakukan di Institut Teknologi Nasional Malang dimana alat yang digunakan seperti pada lampiran. Metode penulisan yang digunakan dalam penulisan ini adalah sebagai berikut : o
Metode Literatur
yaitu penulis menggunakan refensi dengan
memuat teori yang berkaitan dengan penelitian tersebut serta pemanfaatan fasilitas internet. o
Metode Eksperimen yaitu melaksanakan percobaan ( eksperimen ) untuk mendapatkan hasil atau bukti yang lebih akurat untuk mendukung dari perhitungan atau dengan pembuktian langsung dilapangan.
o
Metode bimbingan, dalam skripsi ini memerlukan bimbingan dan pengarahan dari dosen pembimbing sebagai bentuk koreksi terhadap penyusunan skripsi ini.
1.7 Sistematika Penulisan
Secara garis besar penulisan skripsi menggunakan sistematis penulisan sebagai berikut : 1.7.1
Bagian awal skripsi, memuat hal-hal yang berhubungan dengan judul skripsi, halaman pengesahan, halaman motto dan persembahan, kata pengantar, daftar isi, daftar
tabel, daftar gambar, daftar lampiran, dan
abstraksi. 1.7.2 Bagian isi terdiri dari 5 bab yaitu: BAB I
PENDAHULUAN ,
Berisis
pembahasan
tentang
alasan
yang
mendasari
pengambilan atau pemilihan judul skripsi, selain itu juga dikemukakan rumusan masalah, batasan masalah, maksud dan tujuan penulisan, metode penulisan, dan sistematika penulisan skripsi. BAB II
LANDASAN TEORI ,
Dalam bab ini berisi tentang landasan teori yang mendukung dalam melakukan sebuah analisa . BAB III METODE PENELITIAN
Menjelaskan tentang pokok-pokok bahasan yang terdapat pada bab ini, yakni tentang diagram alir serta menjelaskan alat dan komponenkomponen yang dipakai. BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN PEMBAHASAN
Menjelaskan mengenai perhitungan data hasil penelitian dan memaparkan pembahasan mengenai hal-hal yang terjadi berkaitan dengan hasil penelitian BAB V
PENUTUP
Bab ini merupakan penutup yang berisikan tentang kesimpulan dari rumusan masalah berdasarkan analisa data serta saran. 1.7.3
Bagian akhir skripsi yang meliputi daftar pustaka, berisikan referensi yang mendukung dan menunjang penelitian dalam penyusunan laporan, serta lampiran-lampiran.
DAFTAR PUSTAKA
2.7
Diagram Alir Proses Bledding
Bioetanol
Uji Nilai Kalor
Uji Kadar
Bioetanol
Volume«%
Standard Campuran
Proses bledding Bioetanol+Premium
Volume«%
Uji Nilai Kalor
Data Hasil Uji
selesai
Tambah Aditif
Premium
Volume«%
2.8
Diagram alir penelitian
Mulai
Premium
Mengulang pengujian dengan putaran yang berbeda
Bioetanol
Volume Uji Bahan Bakar : Putaran ; «. rpm
Mencatat Data unjuk kerja
Menganalisa data hasil pembacaan alat ukur dengan rumus empiris
Analisa dan pembahasan
Kesimpulan
Selesai
Mengulang pengujian dengan campuran yang berbeda
2.9
Diagram alir pengujian emisi gas buang
Mulai
Menyambungkan perangkat alat pengujian ³ Autologic gas analyzer ´
Mengosongkan kandungan gas pada alat uji
Memasukkan gas fitting kedalam knalpot
Menunggu kira-kira 2 menit sampai hasil pembacaan stabil pada layar komputer
Mengulang pengujian dengan putaran yang berbeda
seleai
