PENGGUNAAN METANOL SEBAGAI BAHAN ADITIF UNTUK MENINGKATKAN ANGKA OKTAN PADA BENSIN YANG RAMAH LINGKUNGAN
| Main Author: | Deddy Fitrayadi, dkk |
|---|---|
| Format: | PeerReviewed eJournal |
| Bahasa: | ind |
| Terbitan: |
PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA UM
, 2009
|
| Online Access: |
http://karya-ilmiah.um.ac.id/index.php/pkm/article/view/2108 |
Daftar Isi:
- RINGKASAN LAPORAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA PENGGUNAAN METANOL SEBAGAI BAHAN ADITIF UNTUK MENINGKATKAN ANGKA OKTAN PADA BENSIN YANG RAMAH LINGKUNGAN BIDANG KEGIATAN: PKMP Ketua Pelaksana : Deddy Fitrayadi Anggota Pelaksana : Muhammad Suba'i Trining Puji Astutik Nikmatul Islamiyah UNIVERSITAS NEGERI MALANG MALANG 2008 PENGGUNAAN METANOL SEBAGAI BAHAN ADITIF UNTUK MENINGKATKAN ANGKA OKTAN PADA BENSIN YANG RAMAH LINGKUNGAN. Fitrayadi, Deddy; Suba'i, Muhammad; Astutik, Trining Puji & Islamiyah, Nikmatul. 2008.. Universitas Negeri Malang ABSTRAK Bensin yang digunakan sebagai bahan bakar motor harus memenuhi beberapa spesifikasi, antara lain angka oktan yang tinggi dan tidak berdampak negatif pada lingkungan. Hal ini untuk meningkatkan efisiensi pembakaran pada mesin dan mengurangi dampak negatif dari buangan hasil pembakaran bahan bakar yang dapat menimbulkan berbagai masalah lingkungan dan kesehatan. Untuk tujuan itu, maka digunakan bahan aditif bensin. Bahan aditif yang masih digunakan di Indonesia sampai saat ini adalah TEL (Tetraethyl Lead). Namun penggunaanya bahan aditif tersebut merupakan penyebab utama keberadaan timbal di atmosfer. Timbal yang merupakan logam berat yang keberadaanya di udara membahayakan makhluk hidup dan lingkungan. Bahan aditif lain yang sering dicampurkan ke dalam bensin adalah MTBE (Methil Tertier buthyl Eter, MTBE ini juga berbahaya bagi lingkungan karena mempunyai sifat karsiogenik dan mudah bercampur dengan air. Methylcyclopentadienyl Manganese Tricarbonyl (MMT) adalah senyawa organologam yang digunakan sebagai pengganti bahan aditif TEL. Namun penggunaan MMT menyebabkan gangguan kesehatan karena mengandung logam berat mangan dan merusak struktur kandungan air dalam tanah. Tujuan penelitian ini adalah untuk: mengetahui kelarutan metanol pada bensin, mengetahui pengaruh penambahan metanol terhadap angka oktan bensin, dan mengetahui emisi yang dihasilkan oleh bensin yang ditambah dengan metanol. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen dengan melakukan percobaan yaitu menguji metanol sebagai bahan aditif pada bensin murni untuk meningkatakan angka oktan pada mesin kendaraan bermotor. Dalam pengujian ada beberapa tahap yaitu merencanakan (planning), melakukan tindakan (action), mengamati (observation), analisa data (analyzing), dan pembuatan laporan. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh kelarutan metanol dalam bensin sampai pada persentase 15 %. Uji angka oktan dan uji emisi yang dilakukan pada persentase 0 %, 3 %, 6 %, 9 %, 12 %. Uji angka oktan memberikan hasil peningkatan angka oktan sampai 93,40 dan dari uji emisi dapat disimpulkan bahwa emisi gas buang yang dihasilkan bensin dengan bahan aditif metanol lebiih ramah lingkungan. Oleh karena itu, metanol dapat digunakan sebagai alternatif bahan aditif pada bensin. Kelarutan aditif metanol pada bensin sampai 15%, penambahan aditif metanol pada bensin dapat meningkatkan angka oktan, dan emisi yang dihasilkan oleh bensin dengan penambahan aditif metanol lebih ramah lingkungan. Kata Kunci: Angka Oktan, Bensin, Bahan Aditif, Metanol. PENDAHULUAN Perkembangan iptek mendorong semua lapisan masyarakat untuk memiliki alat transpotasi tersebut mulai dari masyarakat ekonomi kelas bawah sampai ekonomi kelas atas. Di Indonesia jumlah kendaraan bermotor terus meningkat yang melebihi 2.818.305 mobil penumpang, 1.609.440 mobil beban, 633.368 bus, dan 12.877.527 sepeda motor (http://www.chemeng.ui.ac.id). Peningkatan jumlah kendaraan yang tidak diimbangi dengan peningkatan sarana dan prasarana akan menimbulkan kemacetan yang dapat menyebabkan pemborosan bahan bakar dan polusi udara yang meningkat. Dari 17.938.640 buah kendaraan tersebut, 3,14 juta mobil dan 12,88 juta sepeda motor menggunakan bensin dan selebihnya adalah kendaraan berbahan bakar solar atau lainnya. Kebutuhan bensin tahun 2005 untuk jumlah kendaraan di atas 18.103.453 KL (kilo liter) dan pertamina sulit memenuhi angka ini, bila tidak menggunakan tambahan bahan aditif yang murah. Apalagi sekarang ini harga bensin melambung tinggi yang berkisar antara Rp6.000,00-Rp6.500,00 (http://www.kompas.cyber.media) yang tentunya menyulitkan para pemilik kendaraan bermotor dan para pengguna jasa angkutan umum. Bensin yang digunakan sebagai bahan bakar motor harus memenuhi beberapa spesifikasi. Hal ini untuk meningkatkan efiensi pembakaran pada mesin dan mengurangi dampak negatif dari buangan hasil pembakaran bahan bakar yang dapat menimbulkan berbagai masalah lingkungan dan kesehatan. Bensin yang digunakan sebagai bahan bakar harus memiliki angka oktan yang cukup tinggi dan tidak memiliki kandungan bahan-bahan berbahaya seperti timbal, sulfur, senyawa-senyawa nitrogen yang dapat menimbulkan efek kerusakan lingkungan dan masalah kesehatan. Bahan aditif yang masih digunakan di Indonesia sampai saat ini adalah TEL (Tetraethyl Lead). Namun penggunaan bahan aditif tersebut penyebab utama keberadaan timbal di atmosfer. Timbal adalah neurotoksin racun penyerang syaraf yang bersifat akumulatif dan dapat merusak pertumbuhan otak pada anak-anak. Bahan aditif selain TEL yaitu senyawa eter meliputi MTBE (Methyl Tertier Buthyl Eter), penelitian akhir-akhir ini MTBE juga menimbulkan masalah pencemaran. Dari SPBU bensin yang terbuang dan hasil gas buang pembakaran meresap ke dalam tanah dan mencemari air tanah (http://id.wikipedia.org/wiki/Oktan). MTBE bersifat racun sehingga pencemaran air tanah menyebabkan keracunan bagi makhluk hidup yang menggunakan air yang tercemar oleh MTBE. Kesehatan masyarakat di lingkungan sekitar SPBU dan dekat jalan raya terancam oleh pencemaran MTBE yang bersifat toksin dalam tubuh. MMT (Methylcyclopentadienyl Manganese Tricarbonyl) adalah senyawa organologam yang digunakan sebagai pengganti aditif TEL dan MTBE. Penggunaan MMT juga menimbulkan masalah karena MMT mengandung logam berat yaitu mangan. Penambahan MMT kurang ekonomis karena penggunaan MMT hingga 18 mg Mn/liter bensin hanya dapat meningkatkan angka oktan bensin sebesar 2 poin (http://www.chemeng.ui.ac.id) . Kebutuhan bensin yang meningkat dengan bertambahnya jumlah kendaraan bermotor dan harga bensin yang semakin mahal serta penggunaan bahan aditif seperti TEL, MTBE, dan MMT kurang efisien dan berdampak buruk pada lingkungan maka perlu alternatif bahan aditif lain pada bensin yang lebih baik untuk meningkatkan angka oktan pada bensin yang ramah lingkungan. Alternatif yang baik untuk meningkatkan angka oktan pada bensin yang ramah lingkungan adalah senyawa oksigenat (organik beroksigen) seperti alkohol dan eter. Alternatif yang tepat adalah alkohol seperti metanol. Bahan bakar metanol memiliki angka oktan 124 (Maxwell, Timothy T dan Jones, Jesse C,1995:31). Berdasarkan angka oktan metanol diharapkan pencampuran bahan aditif metanol pada bensin menyebabkan lebih ekonomis, bahan bakar yang terbuang lebih sedikit, dan tenaga mesin lebih baik, dibandingkan dengan bensin bahan aditif lain. Rumusan Masalah Masalah yang diteliti adalah: bagaimana kelarutan metanol pada bensin, bagaimana pengaruh penambahan metanol terhadap angka oktan bensin, dan bagaimana emisi yang dihasilkan oleh bensin yang ditambah dengan metanol. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk: mengetahui kelarutan metanol pada bensin, mengetahui pengaruh penambahan metanol terhadap angka oktan bensin, dan mengetahui emisi yang dihasilkan oleh bensin yang ditambah dengan metanol. Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah menambah wawasan tentang prospek penggunaan metanol sebagai bahan aditif pada bensin, memberikan wawasan kepada masyarakat tentang bensin berbahan aditif metanol yang ramah lingkungan dan solusi untuk menghemat bensin terkait dengan kelangkaan bahan bakar dunia serta sebagai bahan pertimbangan bagi pemerintah untuk menentukan kebijakan dalam menetapkan bahan aditif metanol pada bensin. METODE PENDEKATAN Metode yang digunakan adalah metode eksperimen dengan melakukan percobaan yaitu menguji metanol sebagai bahan aditif pada bensin murni untuk meningkatakan angka oktan pada mesin kendaraan bermotor. Dalam pengujian ada beberapa tahap yaitu merencanakan (planning), melakukan tindakan (action), mengamati (observation), analisa data (analyzing), dan pembuatan laporan. Tahap planning meliputi persiapan yaitu melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing tentang persiapan penelitian, melakukan survey bahan metanol murni dan bensin murni, menyiapkan peralatan yang digunakan dalam penelitian, dan membeli bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian. Tahap action meliputi dua tahapan yaitu membuat bahan aditif metanol pada bensin murni dengan cara mencampurkan metanol pada bensin murni. Karena kepolaran kedua senyawa yang berbeda maka harus dilakukan pencampuran dengan perbandingan yang sesuai. Dalam pencampuran ini batasan maksimal perbandingan metanol dapat diketahui. Perbandingan metanol dan bensin murni dimulai dengan 1% : 99%; 2% : 98%; 3% : 97%; 4% : 96%; 5% : 95%; 6% : 94%; sampai perbandingan 20% : 80%. Pada tahap ini pengujian campuran dilakukan dengan menggunakan CFR ( Cooperatio Fuel Research) untuk mengetahui peningkatan angka oktan yang dihasilkan masing-masing campuran. Selain itu, pengujian pada tahap ini untuk mengetahui seberapa jauh batasan maksimal perbandingan pencampuran metanol dan bensin murni yang sesuai. Tahap kedua yaitu menguji bahan bakar campuran metanol dan bensin murni pada kendaraan bermotor. Mesin kendaraan yang digunakan yaitu sepeda motor. Pada tahap pengujian ini, pemakaian bahan aditif metanol pada bensin murni sesuai dengan pencampuran yang telah diuji dengan yaitu perbanadingan metanol dan bensin dimulai dengan 0% : 100%; 3% : 97%; 6% : 94%; 9%: 91% dan 12%: 88% .Pengujian ini, untuk mengetahui gas buang hasil pembakaran dan membandingkan gas buang antara bahan aditif metanol yang ramah lingkungan dengan bahan aditif TEL, MTBE, dan MMT. Tahap observation yaitu tahap percobaan bahan aditif metanol pada bensin murni dengan meggunakan penggujian pada mesin sepeda motor. Pada tahap percobaan merupakan lanjutan dari tahap action. Jadi, tahap pengujian pada obsevation meliputi kesesuaian mesin sepeda motor dengan bensin murni yang menggunakan bahan aditif metanol dan gas buang yang dihasilkan. Tahap analisa data (analyzing) yaitu membandingkan penggunaan pencampuran yang telah diuji dengan RON yaitu perbandingan metanol dan bensin murni dengan perbandingan 1% : 99%; 2% : 98%; 3% : 97%; 4% : 96%; 5% : 95%; 6% : 94%; sampai perbandingan 20% : 80%. Kemudian menganalisa kesesuaian pencampuran bahan aditif metanol pada bensin murni. Pada tahap ini juga menguji kesesuaian pencampuran bahan aditif metanol pada bensin murni dengan mesin sepeda motor. Dan terakhir menguji gas buang pada hasil pembuangan. Pada tahap terakhir yaitu pembuatan laporan, dari hasil setiap tahap ditulis secara deskriptif sehingga diperoleh laporan yang tersaji secara sistematik dan mudah untuk dimengerti. Waktu dan Tempat Pelaksanaan Uji kelarutan metanol dalam bensin, dilaksanakan pada tanggal 27, 29 Maret, dan 10 April 2008, di Laboratorium Penelitian Jurusan Kimia Universitas Negeri Malang. Uji angka oktan bensin yang telah ditambah metanol, pada tanggal 18 April 2008, di Laboratorim CFR (Cooperation Fuel Research) Pusdiklat Migas Cepu Blora Jawa Tengah. Uji Emisi tanggal 23April 2008 di Laboratorium Tenik Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya, pada bensin yang telah ditambahkan metanol. Tahapan Pelaksanaan a. Perencanaan b. Pelaksanaan penelitian, meliputi: 1) Uji kelarutan metanol pada bensin 2) Uji kenaikan angka oktan 3) Uji Emisi c. Analisis data d. Penarikan kesimpulan Instrumen Pelaksanaan a. Alat Alat yang dibutuhkan dalam penelitian ini antara lain: alat uji angka oktan yaitu CFR (Cooperation Fuel Research), alat uji emisi yaitu Mesin Oto/ Test Bell, jurigen, beaker glass 100 ml, beaker glass 250 ml, tabung reaksi, sumbat karet, gelas ukur, pipet tetes, pengaduk, dan aluminium foil. b. Bahan Bahan yang dibutuhkan dalam penelitian ini antara lain: bensin, metanol PA, metanol teknis c. Prosedur Penelitian UJI KELARUTAN (campuran Bensin dan metanol) 1. Disiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan 2. Dibersihkan alat-alat yang dibutuhkan sampai benar-benar bersih, agar hasil yang diperoleh akurat, dikeringkan sampai tidak mengandung air. 3. Dibuat campuran bensin dan metanol dengan range prosentase metanol (1%-50%) 4. Diamati Campuran yang bercampur sempurna 5. Campuran yang larut sempurna diuji angka oktan dan diuji emisinya. UJI ANGKA OKTAN 1. Disiapkan campuran bensin metanol dengan persentase metanol 0%(blanko), 3%, 6%, 9%, dan 12% tiap 1000 ml campuran. 2. Dikocok 3. Diuji angka oktan pada mesin CFR (Cooperation Fuel Research) 4. Diuji Larutan Blanko, bensin yang tidak ditambah dengan metanol. 5. Secara garis besar, cara kerja menggunakan CFR yaitu: Sampel yang akan diuji angka oktannya dimasukkan pada tabung tangki pada tabung No.4 kemudian kran pada karburator dibuka pada saluran No. 4. Diperkirakan ms sampel sampel, missal untuk sampel dengan prosentase methanol 3% ms= 0,501 pada manometer kompresi Diatur knoking standar menjadi 50 Disesuaikan Mesin pada kondisi yang telah ditentukan, ms dan RF (references Fuel) Setelah ms dan knocking sesuai, nilai angka oktan sampel dapat ditentukan Masukkan RF dengan jumlah mendekati sampai satu satuan (toleransi maksimal 2 satuan), kemudian membuka kran untuk saluran no.1 Diatur knocking 50 dengan terlebih dahulu melihat titik maksimal knocking dari RF dengan membuka dan menutup chuk (mengatur perbandingan ampuran bahan bakar dengan udara) Dibuka kembali kran saluran no.4 (untuk sampel), kemudian mengatur knocking 50 bila kurang atau lebih disesuaikan dengan menambah dan atau mengurangi kompresi. Ms dapat diamati kemudian sampel akhir dapat dilihat pada tabel. (dari sampel terakhir ini nilai angka oktan larutan sampel, bensin yang di ditambah metanol dapat diketahui. UJI EMISI 1. Dibuat campuran bensin dan metanol sesuai dengan persentase metanol ( 0%/ blanko, 3%, 6%, 9%, 12%) 2. Campuran bensin dan metanol dimasukkan dalam mesin Oto/ Mesin Test Bell lewat bagian atas. 3. Dinyalakan mesin, dan mengatur rpm sebesar 1600 4. Hasil Emisi/ gas buang dapat di ketahui dengan membaca pada gas analyzer 5. Diuji densitas campuran bensin dan metanol pada beberapa persentase metanol yang telah disiapkan. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Penelitian Ø Hasil Uji Kelarutan No. Vol MeOH Vol Bensin % MeOH Kelarutan 1 0.1 9.9 1 √ 2 0.2 9.8 2 √ 3 0.3 9.7 3 √ 4 0.4 9.6 4 √ 5 0.5 9.5 5 √ 6 0.6 9.4 6 √ 7 0.7 9.3 7 √ 8 0.8 9.2 8 √ 9 0.9 9.1 9 √ 10 1 9 10 √ 11 1.1 8.9 11 √ 12 1.2 8.8 12 √ Keterangan √ = Larut Ø Hasil Uji Angka Oktan Hasil uji emisi Pembahasan Sebelum dilakukan uji angka oktan dilakukan uji kelarutan, diperoleh metanol dapat larut dalam bensin sampai pada persentase 15 %. Tetapi yang kita lakukan untuk uji angka oktan dan uji emisi yaitu 0 %, 3 %, 6 %, 9 %, 12 %. Angka oktan adalah angka yang menyatakan kandungan molekul iso-oktan (C8) yang terdapat dalam bahan bakar bensin. Secara garis besar, bensin dihuni oleh iso-oktan dan normal-heptana. Iso-oktan bersifat tahan digebuk atau dikompres hingga volume terkecil tanpa mengalami pembakaran spontan. Normal-heptana mempunyai karakteristik berlawanan dengan iso-oktan, yakni mudah terbakar spontan meskipun baru ditekan sedikit. Hasil penelitian yang telah dilakukan dengan penambahan metanol sebagai bahan aditif. Hasil telah menunjukkan bahwa terjadi peningkatan angka oktan untuk metanol 0% (blanko) = 88, metanol 3 % = 90,20, metanol 6% = 91,70, metanol 9% = 92,40, dan metanol 12% = 93,40. Berikut grafik yang menunjukkan kenaikan angka oktan: Grafik kenaikan angka oktan dengan penambahan metanol Berdasarkan hasil pengukuran angka oktan yang telah dilakukan, penambahan metanol dapat meningkatkan angka oktan. Hal ini disebabkan metanol memiliki memiliki angka oktan 124. Berdasarkan angka oktan metanol pencampuran bahan aditif metanol pada bensin menyebabkan kenaikan angka oktan, lebih ekonomis dibandingkan dengan bensin bahan aditif lain. Metanol merupakan senyawa oksigenat (organik beroksigen) dengan angka oktan metanol yang tinggi dihasilkan pembakaran yang sempurna. Karekteristik metanol yang titik didih rendah menjadikan pembakaran lebih cepat dan sifat volatil yang rendah (berat molekul rendah) yang sulit menghasilkan getah dapat dijadikan bahan aditif pada bensin untuk menggantikan bahan aditif lain yang kurang efektif dan efisien. Aditif metanol tidak menghasilkan logam berat seperti timbal pada TEL, mangan pada MMT dan karsiogenik pada MTBE. Dari sifat metanol lebih sedikit dihasilkan gas CO yang bersifat racun karena pembakaran yang sempurna gas buang diubah CO2 dan H2O. Bahan aditif metanol analog dengan bahan bakar metanol maka mesin lebih baik karena sedikit menghasilkan getah, endapan NOx dan SOx yang bersifat korosif pada mesin. Senyawa NOx dan SOx diubah dalam bentuk gas NO2 dan SO2. Senyawa Nitrogen dan Sulfur tidak bisa dikurangi karena senyawa tersebut hasil dari pengolahan bensin. Untuk menguranginya pada proses pengolahan bensin diharapkan senyawa tersebut diminimalisir. mesin lebih baik dan tidak mudah korosif perawatan mesin lebih murah dan lebih ekonomis. Bensin adalah senyawa hidrokarbon yang berisi hidrogen dan atom karbon. Pada mesin yang beres, oksigen mengubah semua hidrogen dalam bahan bakar menjadi air dan mengubah semua karbon menjadi karbon dioksida. Namun pada kenyataannya, proses pembakaran ini tidak selamanya berlangsung sempurna. Akibatnya, mesin kendaraan mengeluarkan beberapa jenis polutan berbahaya, seperti hidrokarbon (HC), oksida nitrogen (NOx), karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO2), oksida belerang (SOx). Setelah dilakukan uji oktan kemudian dilanjutkan uji emisi. Dari tabel gas buang bahwa pada penambahan 9 %, yang ditunjukkan bahwa gas buang CO dan CO2 menurun yaitu masing-masing 0,352 dan 7,530 dari blanko yaitu gas buang CO = 0,539 dan CO2 = 8,36. Tetapi pada gas oksigen yang dihasilkan mengalami kenaikan yaitu dari blanko 8,04 ke metanol 9 % = 9, 70. Jadi dengan penambahan metanol sebagai bahan aditif pada bensin, angka oktan meningkat dan gas buang lebih bersih dan ramah lingkungan. Berikut tabel mengenai gas buang dari pencampuran metanol pada bensin. KESIMPULAN Metanol dapat digunakan sebagai alternatif bahan aditif pada bensin. Kelarutan aditif metanol pada bensin sampai 15%, penambahan aditif metanol pada bensin dapat meningkatkan angka oktan, dan emisi yang dihasilkan oleh bensin yang ditambah dengan aditif metanol lebih ramah lingkungan DAFTAR PUSTAKA Alkoholis.(http://www.bppt.go.id/index.php?option=com_content&task=view&id=9&Itemid=30, diakses tanggal 28 Januari 2006). Iklan Terobosan Baru Bahan Bakar Hidrogen.(http://www.pikiran-rakyat.com/cetak/0803/12/otokir/lainnya01.htm, diakses tanggal 14 Januari 2006). Keenan, dkk.(1991). Kimia Untuk Universitas. Jakarta, Erlangga. Maxwell, T T dan Jones, J.C. (1995). Alternative Fuel : Emission, Economics, and Performance. United States of America, Society of Automotive Engineers. Methanol.(http://de.wikipedia.org/wiki/Methanol, diakses tanggal 14 Januari 2006). MTBE (Methyl tertiary buthyl ether). T 660.284 2 SUR. (www.eere.energy.gov/ afdc/altfuel/methanol.html-22k-Salinan Halaman serupa, diakses tanggal 18 Februari 2006). Mobil Tanpa Polusi Bukan Lagi Impian.(http://www.chem-itry.org/index.php? sect=artikel&ext=8, diakses tanggal 13 Maret 2006). Oktan.(http://id.wikipedia.org/wiki/Oktan,diakses tanggal 14 Januari 2006).