Eengineering Vol.
11 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
Pengaruh Penambahan Butanol Pada Bahan Bakar Premium Terhadap Konsumsi Bahan Bakar Dan Emisi Gas Buang HC (Hidrokarbo.
Mesin Kijang 7k.
Zaenal Abidin .
Moh.
Ilham Teknik Kendaraan Ringan Otomotif.
SMK Nurul Islam Larangan Brebes.
Teknik Kendaraan Ringan Otomotif.
SMK Nurul Islam Larangan Brebes.
Email sesuai dengan: Zaenalbid21@gmail.
Abstrak Peningkatan jumlah kendaraan menyebabkan peningkatan konsumsi bahan bakar (BBM) dan emisi gas buang HC .
Oleh karena itu, dibutuhkan bahan bakar alternatif untuk mengurangi ketegantungan terhadap bahan bakar fosil dan emisi gas buang.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui konsumsi dan pengaruh ditambahkannya butanol sebanyak 10-20% kedalam bahan bakar premium dengan variasi campuran 50ml dan dilakukan tiga kali pengujian setiap campuran menggunakan gas analyzer.
Butanol yang digunakan mempunyai kadar air 34,22% berbasis volume.
Mesin yang digunakan pada pengujian ini adalah mesin mobil Toyota kijang 7k dengan kapasitas 1800cc dan diuji pada rpm konstan yaitu 800 rpm.
Data hasil pengujian dituliskan dalam bentuk tabel dan grafik.
Hasil penelitian menunjukan jumlah konsumsi premium murni mengalami penurunan yaitu P90 B10 0,67ml/detik.
P85 B15 0,77ml/detik.
P80 B20 0,71ml/detik.
Kata kunci: Butanol.
Emisi gas buang.
Premium.
Konsumsi Pendahuluan Meningkatnya populasi terhadap kendaraan bermotor, maka berdampak pada peningkatan konsumsi bahan bakar (BBM).
Semakin meningkatnya konsumsi BBM yang di butuhkan pada proses pembakaran mesin tertentu akan berdampak pada peningkatan kadar emisi gas buang yang di hasilkan.
Seperti diketahui bahwa emisi gas buang pada kendaraan bermotor sangat berbahaya bagi kehidupan manusia.
Kendaraan bermotor yang menggunakan bahan bakar bensin dan solar akan menghasilkan emisi gas buang seperti CO (Karbon Monoksid.
HC (Hidrokarbo.
NOx (Nitrogen Oksid.
SOx (Sulfur Oksid.
Pb (Timba.
dan partikulat (Raden Kharisma Wahyu Brimasta.
Dwi Heri Sutjajo,2.
Landasan Teori Dasar Motor Bakar Motor bakar merupakan salah satu jenis mesin penggerak yang banyak dipakai dengan memanfaatkan energi kalor dari proses pembakaran menjadi energi mekanik.
Motor bakar merupakan salah satu jenis mesin kalor yang proses pembakarannya terjadi dalam motor bakar itu sendiri sehingga gas pembakaranyang terjadi sekaligus sebagai fluida kerjanya.
Mesin yang bekerja dengan cara seperti tersebut disebut mesin pembakaran dalam.
Adapun mesin kalor yang cara memperoleh energi dengan proses pembakaran di luar disebut mesin pembakaran luar.
Sebagai contoh mesin uap, dimana energi kalor diperoleh dari pembakara luar, kemudian dipindahkan ke fluida kerja melalui dinding pemisah (Winarno dan Karnowo, 2.
Eengineering Vol.
11 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
Gambar 1.
Dasar motor Bakar (Winarno dan Karnowo, 2.
Proses pembakaran Pembakaran adalah reaksi kimia antara bahan bakar dengan oksigen diiringi kenaikan panas dan nyala.
Pada pembakaran dalam silinder motor, pembentukan panas itulah yang dibutuhkan.
Hasil reaksi kimia dibuang sebagai asap, dan tenaga panas itu selanjutnya akan diubah menjadi tenaga mekanis.
Campuran bahan bakar dibakar oleh bunga api listrik, maka diperlukan waktu tertentu bagi bunga api untuk merambat di dalam ruang bakar.
Oleh sebab itu akan terjadi sedikit kelambatan antara awal pembakaran dengan pencapaian tekanan pembakaran maksimum.
(Syahril, dkk, 2.
Gambar 2 .
Proses Pembakaran mesi(Syahril dkk, 2.
Prestasi mesin Kemampuan mesin motor bakar untuk merubah energi yang masuk yaitu bahan bakar sehingga menghasilkan daya berguna disebut kemampuan mesin atau prestasi mesin.
Pada motor bakar tidak mungkin mengubah semua energi bahan bakar menjadi daya berguna.
Dari gambar terlihat daya berguna bagiannya hanya 25% yang artinya mesin hanya mampu menghasilkan 25% daya berguna yang bisa dipakai sebagai penggerak dari 100% bahan bakar.
Energi yang lainnya dipakai untuk menggerakkan asesoris atau peralatan bantu, kerugian gesekan dan sebagian terbuang ke lingkungan sebagai panas gas buang dan melalui air pendingin.
Kalau digambar dengan hukum termodinamika kedua yaitu tidak mungkin membuat sebuah mesin yang mengubah semua panas atau energi yang masuk menjadi kerja (Winarno dan Karnowo, 2.
Gambar 3.
Keseimbangan energi pada motor bakar (Winarno dan karnowo 2.
Eengineering Vol.
11 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
Prinsip kerja motor bensin Campuran bahan bakar dan udara dihisap kedalam silinder, kemudian dikompresikan oleh torak saat bergerak ke titik mati atas.
Karena adanya proses pembakaran yang disebabkan oleh percikan bunga api dari busi, maka akan menghasikan temperatur dan tekanan gas yang besar, yang mendorong torak untuk berekspansi menuju titik mati bawah.
Gerak bolak balik torak dirubah menjadi gerak putar pada poros engkol melalui batang torak.
Gerak putar inilah yang menghasilkan tenaga pada kendaraan.
(I Dewa made krisna, 2.
Gambar 4.
Torak dan mekanisme cranksaft (I Dewa made krisna, 2009 ) Dasar kerja motor 4 langkah Motor bensin empat langkah memerlukan empat kali langkah torak atau dua kali putaran poros engkol untuk menyelesaikan satu siklus kerja.
Keempat langkah tersebut adalah langkah hisap, langkah kompresi, langkah kerja dan langkah pembuangan.
Langkah hisap terjadi ketika torak bergerak dari titik mati atas menuju titik mati bawah akan menghasilkan tekanan yang sangat rendah di dalam ruang silinder sehingga campuran bahan bakar udara akan masuk mengisi silinder melalui katup masuk yang terbuka saat langkah hisap, sementara katup buang dalam keadaan Langkah kompresi dimulai torak meninggalkan titik mati bawah menuju titik mati atas, mengkompresikan campuran bahan bakar udara didalam silinder, bunga api listrik diumpankan melalui busi ketika torak berada beberapa derajat poros engkol sebelum titik mati atas, membakar campuran bahan bakar udara untuk menghasilkan temperatur dan tekanan yang tinggi.
Langkah kerja dimulai ketika torak bergerak dari titik mati atas menuju titik mati bawah, gerakan torak ini terjadi karena gas panas hasil pembakaran berekspansi sehingga memperbesar volume silinder.
Langkah terakhir adalah langkah pembuangan, terjadi ketika torak bergerak dari titik mati bawah menuju titik mati atas menekan gas sisa hasil pembakaran keluar melalui katup buang yang berada dalam posisi terbuka dan katup masuk dalam keadaan masih tertutup, (IGede wiratmaja, 2.
Gambar 5.
Cara kerja motor bensin empat langkah (I Gede wiratmaja, 2.
Kondisi pembakaran ideal Dalam mesin beroperasi dengan sempurna dengan kondisi pembakaran yang ideal, reaksi kimia berikut akan terjadi: Hidrokarbon akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan uap air (H2O) dan karbon dioksida (CO.
Nitrogen(N.
akan melewati mesin tanpa dipengaruhi oleh proses Pada dasarnya, hanya unsur berbahaya akan tetap dan memasuki atmosfer.
Meskipun Eengineering Vol.
11 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
mesin modern menghasilkan tingkat emisi yang jauh lebih rendah dari pendahulu mereka, mereka masih bergantung pada produk yang menghasilkan beberapa tingkat output emisi berbahaya.
Gambar 6.
Pembakaran ideal (VEDC, 2.
Bahan bakar Bahan bakar adalah suatu materi yang dapat diubah menjadi energi.
Bahan bakar mengandung energi panas yang dapat dilepaskan dan di manipulasi.
Bahan bakar dapat digunakan melalui proses pembakaran, dimana bahan bakar tersebut akan melepaskan panas setelah bereaksi dengan oksigen di udara.
Proses lain untuk melepaskan energi bahan bakar adalah melalui reaksi eksoternal dan reaksi nuklir.
Bahan Bakar Premium Premium merupakan bahan bakar hasil dari dari penyulingan minyak bumi yang dicampur dengan zat aditif Tetra Ethyl Lead (TEL).
Premium mempunyai rumus empiris Ethyl Benzena (C8 H18 ) dengan nilai oktan 88, pada umummya digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor seperti sepeda motor dan mobil.
(New Steep 1,1.
Bahan Bakar Butanol Butanol adalah alcohol yang memiliki 4 atom karbon.
Wujud fisik dan baunya mirip dengan Etanol, yaitu alcohol dengan 2 atom karbon yang sering kita temukan sebagai larutan pensteril, pelarut, atau juga sebagai campuran premium.
Butanol diharapkan menjadi bahan bakar terbarukan sebagai pengganti premium yang mendukung keberlanjutan energi di dunia khususnya Indonesia.
Tabel 1.
Spesifikasi bahan bakar bensin dan butanol ( New steep,2.
Properties Premium Butanol 1 Angka Oktan 2 Densitas (Kg/L) 0,75 0,81 3 Viscositas .
3,64 2,63 4 Titik Nyala ( -10 C s/d -15 C ) 5 Kadar air (%) 34,22 6 Kandungan Oksigen Emisi gas buang Emisi gas buang kendaraan bermotor merupakan penyumbang terbesar terjadinya pencemaran Pencemaran udara terjadi jika udara di atmosfer dicampuri dengan zat atau radiasi yang berpengaruh jelek terhadap organisme hidup.
Pencemaran udara merupakan masalah yang sangat penting untuk diatasi karena dapat mengurangi kadar oksigen dalam udara yang dapat mempengaruhi gangguan pernafasan.
Seiring dengan semakin banyaknya kendaraan bermotor bakar di kota-kota besar seluruh Indonesia pencemaran udarapun semakin naik.
Hal ini perlu Eengineering Vol.
11 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
mendapat perhatian lebih dari berbagai pihak untuk mengurangi pencemaran udara tersebut (Sastrawijaya.
Adapun polutan-polutan dari gas buang yang sangat mengganggu kesehatan seperti :
Karbon Monoksida (CO) Karbon Monoksida (CO) merupakan gas yang cukup banyak terdapat diudara yang terjadi dari sumber-sumber yang mengalami pembakaran yang tidak sempurna.
Gas ini bersifat tidak berbau, tak dapat dirasakan dan tak berwarna.
Pada saat bernafas ga ini ikut terhisap dan ketika sampai di paru-paru bergabung atau terikat dalam hemoglobin (H.
dan membentuk senyawa Karboksi Hemoglobin (COH.
Sulfur dioksida (SO.
Sulfur dioksida didapat baik dari sumber alamiah maupun sumber artificial.
Sumber sumber alamiah SO2 adalah gunung-gunung berapi, pembusukan bahan organic oleh mikroba, dan reduksi sulfat secara biologis.
Sumber-sumber SO2 buatan adalah pembakaran bahan bakar minyak,gas, dan batu bara yang mengandung sulfur tinggi (Selamet,dkk 1.
Hidrokarbon ( HC) Sumber utama hidrokarbon adalah asap gas bermotor.
Kebanyakan hidrokarbon yang didapat adalah metana.
Sekalipun hidrokarbon tersebut merupakan gas yang beracun bagi manusia, dalam udara bebas tidak menimbulkan masalah serius, kecuali bagi mereka yang terpapar oleh jelaga yang mengandung HC yang bersifat karsinogenik, maka akan menyebabkan kanker (Slamet,dkk 1.
Nitrogen Dioksida (NO.
NOx adalah gas yang tidak berwarna dan dapat segera menjadi gas NO2 karena bersenyawa dengan O2.
NOx terbentuk karena temperatur tinggi dari suatu pembakaran ( Slamet, dkk Gas Analizer Gas analyzer adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur dan menganalisa gas buang Pengukuran emisi gas buang dengan Gas Analizer akan menampilkan hasil pengukuran unsur-unsur kimia yang terkandung dalam gas buang yaitu CO.
CO2.
HC.
NOx, dan O2 untuk mengetahui kesempurnaan pembakaran.
(Noviyana Irnawati ,2.
Gambar 7.
Alat Gas Analizer ( Noviyana Irnawati ,2.
Eengineering Vol.
11 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
Metodelogi penelitian .
Diagram Alur Penelitian Mulai Tinjauan Pustaka
Persiapan Alat & Bahan Pengecekan Kendaraan dan Alat
Berfungsi atau tidak Pengujian Konsumsi Bahan Bakar Dan Emisi Gas Buang
P90 B10
P85 B15
P80 B20
Konsumsi Bahan Bakar dan Emisi Gas Buang? Hasil Dan Pembahasan Kesimpulan Dan Saran Selesai Gambar 8.
Diagram Alur Penelitian Hasil dan Pembahasan Hasil Pengujian Konsumsi Bahan Bakar Pengujian dilakukan pada mesin Toyota kijang 7 K tahun 1997.
Putaran mesin diatur konstan sebesar 800 Rpm.
Adapun bahan bakar yang digunakan adalah campuran Premium dan Butanol dengan presentase sebesar Premium 90% dengan Butanol 10% (P90 B10%).
Premium 85% dengan Butanol 15% (P85 B.
, dan Premium 80% dengan Butanol 20% (P80 B.
Untuk mendapatkan data konsumsi bahan bakar mesin dioperasikan menggunakan bahan bakar dengan volume yang sama setiap pengujian yaitu sebesar 50 ml.
Berikut tabel hasil pengujiannya Tabel 2.
Hasil Pengujian Konsumsi Rasio Volume Tahap Pengujian Konsumsi Campuran 1 2 3 Rata-rata Bahan Bakar l/deti.
P100
75 74 70
73,00
0,68
P90B10
72 78 73
74,33
0,67
P85B15
47 76 71
64,67
0,77
P80B20
54 78 78
70,00
0,71
Eengineering Vol.
11 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
Konsumsi Bahan Bakar Berikut penjelasan tabel pengujian diatas : .
Premium murni menghasilkan konsumsi bahan bakar sebesar 0,68 m/detik.
Penambahan Butanol 10% menghasilkan konsumsi bahan bakar sebesar 0,67 ml/dtk.
Hal ini menunjukan bahwa penambahan butanol menurunkan konsumsi bahan bakar 1,47 % dibandingkan premium murni.
Penambahan Butanol 15% menghasilkan konsumsi bahan bakar sebesar 0,77 ml/dtk.
Hal ini menunjukan bahwa penambahan butanol meningkatkan konsumsi bahan bakar 13,2 % dibandingkan premium murni.
Penambahan Butanol 20% menghasilkan konsumsi bahan bakar sebesar 0,71 ml/dtk.
Hal ini menunjukan peningkatan konsumsi bahan bakar sebesar 4,41 % dibandingkan premium murni.
0,75
0,65
P100
P90B10 P85B15 P80B20
Rasio Campuran Bahan Bakar Gambar 9.
Grafik pengujian konsumsi bahan bakar.
Berdasarkan grafik hasil pengujian diatas penambahan butanol menyebabkan penurunan dan peningkatan konsumsi bahan bakar.
Penurunan konsumsi bahan bakar terjadi ketika menggunakan percampuran antara bahan bakar Premium 90% dengan Butanol 10% (P90 B.
yaitu 0,67 ml/detik.
Dan peningkatan terjadi ketika menggunakan Premium 85% dengan Butanol 15% (P85 B.
yaitu sebesar 0,77 ml/detik meningkat 13,2 %.
Pengujian Emisi Gas Buang HC (Hidro Karbo.
Data yang diperoleh dari eksperimen berupa data hasil pencampuran bahan bakar butanol dengan premium terhadap konsumsi bahan bakar emisi gas buang mesin kijang 7 K tahun 1997.
Data hasil penelitian dicatat pada lembar observasi dan penelitian kemudian ditabulusikan pada tabel berikut ini Tabel 3.
Hasil rata rata emisi Hidrokarbon (HC) Rasio
TAHAP PENGUJIAN
RATA-RATA
Campuran Bahan Bakar
P 100
P 90 B 10
P 85 B15
P80 B20
Berikut penjelasan tabel pengujian emisi Hidrokarbon di atas:
Dengan menggunakan premium murni P100 menghasilkan kadar hidrokarbon 128 ppm.
Eengineering Vol.
11 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
Kadar Gidrokarbon Penambahan butanol 10 % pada bahan bakar premium menghasilkan hidrokarbon 155 ppm.
Hal ini menunjukan bahwa penambahan butanol mengalami peningkatan 21,0 %.
Penambahan butanol 15 % pada bahan bakar premium menghasilkan hidrokarbon 200 ppm.
Hal ini menunjukan bahwa penambahan butanol mengalami peningkatan 56,2 %.
Penambahan butanol 20 % pada bahan bakar premium menghasilkan hidrokarbon 147 ppm.
Hal ini menunjukan bahwa penambahan butanol mengalami peningkatan 14,8 %.
P 100 P 90 B
P 85
B15
P80
B20
Rasio Campuran Bahan Bakar Gambar 10 Grafik emisi gas buang HC Berdasarkan grafik hasil pengujian diatas penambahan butanol menyebabkan penurunan dan peningkatan kadar hidrokarbon bahan bakar.
Penurunan hidro karbon bahan bakar terjadi ketika menggunakan percampuran antara bahan bakar Premium 80% dengan Butanol 20% (P80 B.
yaitu 147 % tetapi masih lebih tinggi dari premium murni.
Dan peningkatan terjadi ketika menggunakan Premium 95% dengan Butanol 5% (P95 B.
yaitu sebesar 211 %.
meningkat 64,8 %.
Kesimpulan Kesimpulan dari penelitian ini dapat di simpulkan bahwa terjadi pembakaran yang tidak Adanya butanol pada penambahan bahan bakar premium mengakibatkan konsumsi bahan bakar lebih tinggi di banding P100.
Selain itu penambahan butanol pada bahan bakar premium menyebabkan peningkatan pada kadar emisi gas buang kendaraan Hidrokarbon.
Hal itu di tunjukan pada percobaan bahan bakar P95B5 sampai P80 B20.
Daftar Pustaka