Upload
others
View
16
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
37
PENGARUH PENAMBAHAN KARBON NANO terhadap
KARAKTERISTIK PEMBAKARAN DROPLET MINYAK KELAPA
sebagai BAHAN BAKAR BIODESEL
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu persyaratan memperoleh gelar sarjana strata satu
(S-1) Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Islam Malang
Disusun oleh :
FEBRI HARIYADI
216.010.5.2072
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ISLAM MALANG
2020
ABSTRAK
Febri Hariyadi.2020. Pengaruh Penambahan Karbon Nano Terhadap
Karakteristik Pembakaran Droplet Minyak Kelapa Sebagai Bahan
Bakar Biodesel. Skripsi, Program Studi Teknik Mesin, Fakultas
Teknik, Universitas Islam Malang. Dosen Pembimbing: Dr. Ena
Marlina, S. T., M. T. dan Nur Robbi, S. T., M. T.
Minyak kelapa (crude coconut oil) salah satu minyak nabati yang memiliki
potensi sebagai bahan alternatif pengganti bahan bakar, karena memiliki flash
point yang lebih rendah dibandingkan solar sehingga pada saat pembakaran
biodesel dari minyak kelapa ini akan cepat terbakar. Penelitian ini mencampurkan
karbon nano kedalam minyak kelapa dan diuji dengan metode pembakaran
droplet, variasi campuran yang diuji antara lain CCO murni, CCO 1 PPM, dan
CCO 5 PPM. Hasil penelitian yaitu karbon nano yang dicampurkan pada minyak
kelapa meningkatan temperatur, meningkatkan nilai burning rate, dan
memperbesar bentuk api karena sifat semi konduktor dari karbon nano dapat
memperbaiki atau menambah nilai setana dari minyak kelapa sehingga saat
pembakaran akan memicu minyak bahan bakar lebih cepat habis terbakar dan
menghasilkan daya ledak yang besar.
Kata kunci; biodesel, CCO, pembakaran droplet, karbon nano, karakteristik
pembakaran.
ABSTRACT
Febri Hariyadi.2020. Effect of Addition of Nano Carbon to the Characteristics
of Burning Coconut Oil Droplets as Biodesel Fuels. Thesis, Mechanical
Engineering Study Program, Faculty of Engineering, Islamic University
of Malang. Supervisor: Dr. Ena Marlina, S. T., M. T. and Nur Robbi, S.
T., M. T.
Coconut oil (crude coconut oil) is one of the vegetable oils that has the potential
as an alternative substitute for fuel, because it has a lower flash point compared
to diesel fuel so that when burning biodiesel from coconut oil it will burn quickly.
This research mixed nano carbon into coconut oil and tested it using droplet
combustion method, the mixture variations tested included pure CCO, CCO 1
PPM, and CCO 5 PPM. The results of the research are carbon nano mixed with
coconut oil increasing the temperature, increasing the value of the burning rate,
and enlarging the shape of the fire because the semi conductor properties of
carbon nano can improve or add to the cetane value of coconut oil so that when
burning will trigger the fuel oil burns out faster and produce large explosive
power.
Keywords; biodiesel, CCO, droplet combustion, carbon nano, combustion
characteristics.
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan transportasi pada era industri 4.0 di kalangan masyarakat
semakin meningkat karena tansportasi tersebut menjadi penunjang utama dalam
menjalankan setiap aktifitas manusia dibumi seperti, kereta api, sepeda motor,
truk, mobil, peralatan pertanian, pertambangan dan masih banyak lainnya yang
masih belum dapat tergantikan. Semakin meningkatnya transportasi, maka
semakin meningkat pula konsumsi bahan bakar dibumi, sedangkan cadangan
minyak di dalam bumi semakin menipis (Kumar et.al., 2010). Penggunaan Bahan
Bakar Minyak (BBM) semakin meningkat setiap tahunnya. Konsumsi BBM
Berkadar Berat, yaitu solar di Indonesia pada tahun 2014 sebanyak 8,90 Miliar
Liter per tahun, dan mengalami peningkatan pada tahun 2015 menjadi 9,07 Miliar
Liter per tahun, Namun cadangan minyak di alam mengalami penurunan
(Statistik, 2016). Persediaan total solar di Indonesia pada tahun 2014 sebanyak
10,15 Miliar Liter dan mengalami penurunan pada tahun 2015 menjadi 9,09
Miliar Liter, Oleh karena itu perlu adanya sumber energi yang terbarukan yang
dapat di gunakan di masa depan sebagai pengganti minyak bumi (Statistik, 2016).
Biodesel adalah salah satu energi alternatif yang terbarukan yang dapat
dimanfaatkan sebagai pengganti minyak bumi. Biodiesel yang dihasilkan dari
minyak nabati dapat digunakan sebagai alternatif bahan bakar diesel karena
karakteristiknya mirip dengan bahan bakar diesel berbasis minyak bumi, nilai
pemanasan volumetriknya sedikit lebih rendah, tetapi mereka memiliki setana dan
titik nyala yang tinggi (Jitputti et.al., 2006). Pembakaran biodesel menghasilkan
sedikit asap, dan kandungan kadar karbon monoksida (CO) lebih rendah, serta
tidak menghasilkan sulfur dioksida (SO2) dibandingkan dengan bahan bakar
solar. Tingkat polusi yang dihasilkan biodesel 10 kali lebih rendah dibandingkan
dengan solar (Astuti, 2012). Biodiesel juga dikenal ramah lingkungan karena gas
buang hasil pembakarannya yang dilepaskan ke atmosphir akan diserap kembali
oleh tumbuhan untuk keperluan proses fotosintesis. Biodiesel akan mengurangi
emisi gas buang tanpa mengorbankan unjuk kerja dan efisiensi dari mesin.
4
Biodesel yang umum digunakan yaitu biodesel yang berasal dari olahahan
minyak nabati seperti minyak jarak, minyak palem, minyak bunga matahari dan
minyak kelapa. Minyak kelapa (crude coconut oil) salah satu minyak nabati yang
memiliki potensi sebagai bahan alternatif pengganti bahan bakar, karena memiliki
flash point yang lebih rendah dibandingkan solar sehingga pada saat pembakaran
biodesel dari minyak kelapa ini akan cepat terbakar (Darmanto & Sigit, 2006).
Kerugian dari menggunakan minyak nabati adalah viskositas tinggi dan tingkat
penguapan yang rendah, sehingga dapat mempengaruhi proses injeksi
(pengkabutan), efek berat pada pompa, dan pembakaran tidak sempurna (Marlina
et.al., 2019).
Banyak penelitian pada minyak nabati yang dilakukan untuk mengurangi
atau memperbaiki viskositas dan densitas yang terdapat pada minyak nabati
dengan cara pengenceran minyak yaitu dengan mencampurkan biodesel minyak
nabati dengan bahan lain seperti etanol, minyak kayu putih (Marlina et.al., 2019).
Penelitian yang dilakukan oleh (Puja K, et.al., 2018) tentang produksi
karbon nano dari tempurung kelapa. Penelitian ini menyatakan bahwa Material
nano memiliki kemampuan dalam menyediakan gaya tarik menarik, kapasitas dan
kemampuan menjaring tingkat tinggi dari suatu material karena keunikan dalam
sifat kimia, fisika dan biologi. Karbon nano memiliki sifat semikonduktor,
penghantar panas yang baik dan perlakuan pada karbon berukuran nano jauh lebih
baik dibandingkan dengan material berukuran makro maupun mikro.
Berdasarkan latar belakang yang diuraikan diatas, sifat karbon nano dapat
memperbaiki karakteristik dari minyak kelapa apabila kedua bahan tersebut
dicampurkan dengan variasi tertentu. Perlu di lakukan penelitian lebih lanjut
mengenai karakteristik pembakaran droplet minyak kelapa (crude coconut oil)
yang di tambahkan campuran karbon nano, sehingga peneliti membuat judul
“pengaruh penambahan karbon nano terhadap karakteristik pembakaran droplet
minyak kelapa sebagai bahan bakar biodesel”.
5
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan diatas, maka rumusan
masalah dari penelitian ini adalah bagaimana pengaruh penambahan karbon nano
terhadap karakteristik pembakaran droplet minyak kelapa (crude coconut oil)
yang meliputi temperatur droplet, tinggi api, lebar api, dan burning rate?.
1.3 Batasan Masalah
Pembahasan penelitian ini perlu di beri batasan supaya pembahasannya
lebih terarah dan tidak meluas, yaitu sebagai berikut:
1. Variasi minyak yang diuji yaitu CCO murni, CCO 1 PPM (part per million)
dan CCO 5 PPM.
2. Karbon nano yang digunakan berasal dari tempurung kelapa.
3. Tidak membahas tentang proses produksi karbon nano.
4. Karakteristik yang di amati temperatur droplet, diameter droplet, tinggi api,
lebar api, dan burning rate.
5. Temperatur yang digunakan saat pengujian yaitu temperatur ruangan (25C -
30°C).
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan
karbon nano terhadap karakteristik pembakaran droplet pada minyak kelapa
(crude coconut oil), serta menciptakan bahan bakar biodesel campuran yang
ramah lingkungan.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Menambah wawasan mengenai proses pengujian droplet.
2. Bahan referensi pengembangan sumber energi atau bahan bakar terbarukan.
3. Menerapkan ilmu saat proses perkuliahan untuk diimplementasikan didunia
nyata.
38
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Hasil penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan yaitu sebagai berikut:
1. Penambahan karbon nano pada minyak kelapa berpengaruh terhadap
karakteristik pembakaran droplet minyak kelapa. Viskositas pada CCO 1
PPM lebih tinggi sehingga membutuhkan temperatur yang tinggi saat awal
penyalaan. Pada CCO 5 PPM temperatur yang dihasilkan lebih tinggi,
karena karbon nano dapat meningkatkan Angka setana yang bisa ditinjau
dari laju pembakaran yang lebih cepat, sehingga apabila angka setana itu
tinggi maka temperatur yang dihasilkan juga akan tinggi.
2. Burning rate atau laju pembakaran yang dihasilkan lebih cepat pada CCO 5
PPM, karena karbon nano yang dicampurkan lebih banyak sehingga mampu
meningkatkan penguapan dan nilai setana dari biodesel tersebut.
3. Bentuk tinggi dan lebar api pada CCO 1 PPM lebih tinggi dan lebar
dibandingkan dengan CCO 5 PPM yang cenderung lebih bulat karena,
proses penguapan yang terjadi pada CCO 1 PPM lebih tinggi.
4. Karakteristik bahan bakar yang menunjukan hasil terbaik adalah CCO 1
PPM , karena memiliki daya ledak bahan bakar yang lebih besar
dibandingkan CCO 5 PPM yang ditinjau dari dimensi tinggi dan lebar api.
Campuran CCO 1 PPM lebih tepat karena antara CCO dan karbon nano
dapat bercampur dengan sempurna sehingga saat pembakaran campuran
bahan bakar dapat terbakar habis.
5.2. Saran
Saran pada penelitian ini antara lain adalah :
1. Menambah variasi campuran yang beragam lagi agar penelitian yang
dihasilkan lebih detail.
2. Perlu adanya pengujian yang lebih beragam seperti uji viskositas, flashpoint,
dan uji kinerja pada mesin agar hasil penelitian lebih valid.
3. Mengganti karbon nano dengan bioaditif lain agar menemukan variasi
campuran yang lebih sempurna.
38
DAFTAR PUSTAKA
Arsad Al Banjari, M., Yuliati, L., & As’ad Sonief, A. (2015). Karakteristik
Pembakaran Difusi Campuran Biodiesel Minyak Jarak Pagar (Jathropha
Curcas L) - Etanol/Metanol Pada Mini Glass Tube. Jurnal Rekayasa Mesin,
6(1), 85–93. https://doi.org/10.21776/ub.jrm.2015.006.01.12
Astuti, E. (2012). Pengaruh Konsentrasi Katalisator dan Rasio Bahan terhadap
Kualitas Biodiesel dari Minyak Kelapa. Pengaruh Konsentrasi Katalisator
Dan Rasio Bahan Terhadap Kualitas Biodiesel Dari Minyak Kelapa, 2(1), 5–
9. https://doi.org/10.22146/jrekpros.548
Campbell, M., & Hall, P. (1998). United States Patent (19). (19).
Darmanto, S., & Sigit, I. (2006). Analisa Biodiesel Minyak Kelapa Sebagai Bahan
Bakar Alternatif Minyak Diesel. 64 Traksi, 4(2), 31.
Demirbas, A. (2005). Biodiesel production from vegetable oils via catalytic and
non-catalytic supercritical methanol transesterification methods. Progress in
Energy and Combustion Science, 31(5–6), 466–487.
https://doi.org/10.1016/j.pecs.2005.09.001
E, J., Pham, M., Zhao, D., Deng, Y., Le, D. H., Zuo, W., … Zhang, Z. (2017).
Effect of different technologies on combustion and emissions of the diesel
engine fueled with biodiesel: A review. Renewable and Sustainable Energy
Reviews, 80(May), 620–647. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.250
Havendri, A. (2008). Kaji Eksperimental Perbandingan Prestasi dan Emisi Gas
Buang Motor Bakar Diesel Menggunakan Bahan Bakar Campuran Solar
Dengan Biodiesel CPO Sawit , Minyak Kelapa Sawit. 1(November), 1–11.
Hou, D., He, H., Huang, P., Zhang, G., & Loaiciga, H. (2013). Detection of water-
quality contamination events based on multi-sensor fusion using an extented
Dempster-Shafer method. Measurement Science and Technology, 24(5).
https://doi.org/10.1088/0957-0233/24/5/055801
Jitputti, J., Kitiyanan, B., Rangsunvigit, P., Bunyakiat, K., Attanatho, L., &
Jenvanitpanjakul, P. (2006). Transesterification of crude palm kernel oil and
crude coconut oil by different solid catalysts. Chemical Engineering Journal,
116(1), 61–66. https://doi.org/10.1016/j.cej.2005.09.025
39
Ketut Puja, I. G., Wardana, I. N. G., Irawan, Y. S., & Choiron, M. A. (2018). The
role of Carica papaya latex and aluminum oxide on the formation of carbon
nanofibre made of coconut shell. Advances in Natural Sciences: Nanoscience
and Nanotechnology, 9(3). https://doi.org/10.1088/2043-6254/aad1a9
Kumar, D., Kumar, G., Poonam, & Singh, C. P. (2010). Fast, easy ethanolysis of
coconut oil for biodiesel production assisted by ultrasonication. Ultrasonics
Sonochemistry, 17(3), 555–559.
https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2009.10.018
Kwartiningsih, E., Setyawardhani, D. A., Widyawati, E. D., & Adi, W. K. (2007).
Minyak Jelantah Menjadi Biodiesel ( Ditinjau Sebagai Reaksi Homogen ).
71–74.
Labeckas, G., Slavinskas, S., & Mažeika, M. (2014). The effect of ethanol-diesel-
biodiesel blends on combustion, performance and emissions of a direct
injection diesel engine. Energy Conversion and Management, 79(2014),
698–720. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2013.12.064
Law, C. K., & Lawt, H. K. (1981). Law for Mul! [component Droplet
Vaporization and Combustion. 20(4), 522–527.
Ma, F., & Hanna, M. A. (1999). Biodiesel production: a review1Journal Series
#12109, Agricultural Research Division, Institute of Agriculture and Natural
Resources, University of Nebraska–Lincoln.1. Bioresource Technology,
70(1), 1–15. https://doi.org/10.1016/s0960-8524(99)00025-5
Marlina, E., Wardana, I. N. G., Yuliati, L., & Wijayanti, W. (2019). The effect of
fatty acid polarity on the combustion characteristics of vegetable oils
droplets. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering,
494(1). https://doi.org/10.1088/1757-899X/494/1/012036
Minyak, P., Pagar, J., Bahan, S., Alternatif, B., & Diesel, M. (2008). Pemanfaatan
Minyak Jarak Pagar sebagai Bahan Bakar Alternatif Mesin Diesel. Jurnal
Penelitian Saintek, 13(1), 19–46.
Pari, G., Santoso, A., Hendra, D., Buchari, B., Maddu, A., Rachmat, M., …
Darmawan, S. (2013). Karakterisasi Struktur Nano Karbon Dari
Lignosellulosa. Jurnal Penelitian Hasil Hutan, 31(1), 75–91.
https://doi.org/10.20886/jphh.2013.31.1.75-91
40
Schober, S., & Mittelbach, M. (2004). The impact of antioxidants on biodiesel
oxidation stability. European Journal of Lipid Science and Technology,
106(6), 382–389. https://doi.org/10.1002/ejlt.200400954
Sepriyatno, R., Wahab, A., Marlina, E., Teknik, J., Universitas, M., & Malang, I.
(n.d.). KARAKTERISTIK PEMBAKARAN DROPLET PADA MINYAK
JARAK SEBAGAI BAHAN BAKAR BIODESEL. 1–6.
Statistik, B. P. (2016). Statistik Lingkungan hidup indonesia.