BAHAN BAKAR DAN PELUMASADITIF BAHAN BAKAR

DASARMenaikkan angka oktan pada bensin adalah salah satu upaya untuk meningkatkan kualitas bensin. Angka oktan bensin didefinisikan sebagai persentase isooktana dalam bahan bakar rujukan yang memberikan intensitas ketukan yang sama pada mesin uji. Terdapat dua jenis angka oktan, yaitu: (1) angka oktan riset (RON) yang memberikan gambaran tentang kecenderungan bahan bakar untuk mengalami pembakaran tidak normal pada kondisi pengendaraan sedang dan juga pada kecepatan rendah dan dilakukan dengan metode riset, dan (2) angka oktan motor (MON) yang memberikan gambaran mengenai kinerja pengendaraan pada kondisi operasi yang lebih berat, kecepatan tinggi atau kondisi beban tinggi. Bilangan oktan di pasaran merupakan rata-rata aritmetis dari MON dan RON.

DASARUntuk mendapatkan bensin dengan angka oktan yang cukup tinggi dapat ditempuh beberapa cara: memilih minyak bumi dengan kandungan aromat yang tinggi dalam trayek didih gasoline; meningkatkan kandungan aromatik melalui pengolahan reformasi atau alkana bercabang dengan alkilasi atau isomerisasi atau olefin bertitik didih rendah; mengunakan komponen berangka oktan tinggi sebagai bahan ramuan seperti alcohol atau eter; menambahkan aditif peningkat angka oktan.

MACAM-MACAM ADITIFTetraethyl Lead (TEL).Beberapa pertimbangan mengapa timbal digunakan sebagai aditif bensin, di antaranya adalah timbal memiliki sensitivitas tinggi dalam meningkatkan angka oktan, di mana setiap tambahan 0.1 gram timbal per 1 liter gasoline mampu menaikkan angka oktan sebesar 1.5 - 2 satuan angka oktan. Di samping itu, timbal merupakan komponen dengan harga relatif murah untuk kebutuhan peningkatan 1 satuan angka oktan dibandingkan dengan menggunakan senyawa lainnya.Pertimbangan lain adalah bahwa pemakaian timbal dapat menekan kebutuhan aromat sehingga proses produksi relatif lebih murah dibandingkan produksi gasoline tanpa timbal.

Tetra-ethyl leadTetra-ethyl lead, disingkat TEL, adalah organometallic compound yang memiliki formula (CH3CH2)4Pb. Salah satu anti-knock additive pada gasoline (petrol) yang umum digunakan, saat ini TEL tidak digunakan sebab sangat toxicity dan kerugian lain pada catalytic converters. Namun masih digunakan pada aviation fuel untuk piston engine powered aircraft.TEL dibuat melalui reaksi ethyl chloride dengan sodium-lead alloy = 4 NaPb + 4 CH3CH2Cl (CH3CH2)4Pb + 4 NaCl + 3 Pb TEL (Tetra Ethyl Lead) suatu senyawa Organo Logam, disini secara mekanisme reaksi TEL ini tidaklah langsung bereaksi dengan Oktan tsb.menjadi senyawa baru, tetapi hanya berikatan antar molekul senyawa melalui ikatan yg Non Polar dng Oktan & Heptannya. Adanya Ikatan baru inilah bensin tsb lebih baik dalam sifat kompressibilitasnya.

Tetra-ethyl leadThis prevents ignition of unburnt fuel, "knock", during the exhaust stroke.[1] Lead itself is the reactive anti-knock agent, and TEL serves as a gasoline-soluble lead carrier.[1] When (CH3CH2)4Pb burns, it produces not only carbon dioxide and water, but also lead: (CH3CH2)4Pb + 13 O2 8 CO2 + 10 H2O + Pb This lead can oxidize further to give species such as lead oxide: 2Pb + O2 2PbO The Pb and PbO would quickly accumulate and destroy an engine. For this reason, the lead scavengers 1,2-dibromoethane and 1,2-dichloroethane are used in conjunction with TEL these agents form volatile lead(II) bromide and lead(II) chloride, respectively, which are exhausted from the engine (and into the air).

Tetra-ethyl leadThe classical formula for ethyl fluid is:Tetraethyl lead 61.45% 1,2-Dibromoethane 17.85% 1,2-Dichloroethane 18.80% Inerts & dye 1.90%

Tetra-ethyl leadTEL was once used extensively as an additive in gasoline (petrol) for its ability to increase the fuel's octane rating (that is, to prevent its premature detonation ("knocking") in the engine) thus allowing the use of higher compression ratios for greater efficiency and power. In addition some of the lead was deposited on the valve seats and helped protect them against wear.The use of TEL in gasoline was started in the US while in Europe alcohol was used instead. However the dominance of the US oil companies, and the advantages of ethyl gasoline eventually led to a switch to leaded fuel. One of the greatest advantages of TEL over other anti-knock agents is the very low concentrations needed. Typical formulations called for 1 part of ethyl fluid (prepared TEL) to 1260 parts untreated gasoline. Compared to gasoline treated with other anti-knock agent, ethyl gasoline had more power and greater fuel effeciency.When used as an antiknock agent alcohol would make the fuel hygroscopic (causing it absorb water from the air). Over time high fuel humidity could lead to rusting and corrosion in the fuel line. Whereas TEL is highly soluble in gasoline, ethanol is poorly soluble and and that solubility decreases as fuel humidty increases. Over time droplets and pools of water can form in the fuel system creating a risk for fuel line icing. High fuel humidity can also raise issues of biological contamination, as certain bacteria can grow in on surface of the water/gasoline interface thus forming large bacterial mats in the fuel system.In most Western countries this additive went out of use in the late 20th century, chiefly because of the realization that most of its leadwhich is toxic to humans and other organismsended up in the exhaust fumes and became a major health and environmental problem.The need for TEL was lessened by several advances in automotive engineering and petroleum chemistry. Harder metals were introduced for for valves and valve-seats. A general reduction in engine compression ratios occured. The gradual introduction of other anti-knocking additives and cheap methods for making higher octance blending stocks(reformate). The deployment of the catalytic converter (which lead oxides from TEL would foul) and the development of economic substitutes reduced TEL use. As of 2006, unleaded automotive gasoline is available throught the world, and the only countries in which leaded gasoline is extensively used are Yemen, Afghanistan and North korea. Leaded gasoline is still available in parts of Northwest Africa, Central Asia and Southeast Asia. The global market for TEL is estimated to decline by 15% each year. The world's sole remaining manufacturing facility for TEL is owned by Innospec and is located in Ellesmere Port in the UK. TEL remains an ingredient of aviation gasoline and is also still available from a limited number of outlets as a fuel additive, mostly for owners of classic and vintage cars and motorcycles. TEL is still in use today as a component of 100 octane aviation fuel, as a suitable replacement for it in the aviation industry has not yet been found. The current formulation of 100LL (low lead) aviation gasoline contains much less lead than historical aviation gasolines did. In earlier times many vehicles produced before TEL's phase-out required modification to a greater or lesser extent to run successfully on unleaded gasoline. The installation of new hardened valve seats can be done by a competent automotive machine shop. A major engine rebuild, generally by the use of dished pistons, is required to reduce the compression ratio of some older high-performance engines (which required 100-octane leaded fuel) to a ratio that is compatible with currently available gasoline ratings and this reform necessarily entails a decrease in engine power. However by the 21st century additives were available to allow continued use of even these sensitive engines, more or less to their normal function.

MACAM-MACAM ADITIFTetraethyl Lead (TEL).Dampak positif lainnya bahwa adanya timbal dalam gasoline juga bermanfaat dengan kemampuannya memberikan fungsi pelumasan pada dudukan katup dalam proses pembakaran khususnya untuk kendaraan produksi tahun lama. Adanya fungsi pelumasan ini akan mendorong dudukan katup terlindung dari proses keausan sehingga lebih awet - untuk mobil yang diproduksi tahun lama.

MACAM-MACAM ADITIFTetraethyl Lead (TEL).Dampak negatif ini adalah bahwa pencemaran timbal dalam udara menurut penelitian merupakan penyebab potensial terhadap peningkatan akurnulasi kandungan timbal 12 dalam darah terutarna pada anak-anak. Akumulasi timbal dalam darah yang relatif tinggi akan menyebabkan sindroma saluran pencernaan, kesadaran (cognitive effect), anemia, kerusakan ginjal hipertensi, neuromuscular dan konsekuensi pathophysiologis serta kerusakan syaraf pusat dan perubahan tingkah laku. Pada kondisi lain, akumulasi timbal dalam darah ini juga menyebabkan ganggua n fertilitas, keguguran janin pada wanita hamil, serta menurunkan tingkat kecerdasan (IQ) pada anak-anak. Penyerapan timbal secara terus menerus melalui pernafasan dapat berpengaruh pula pada sistem haemopoietic.

MACAM-MACAM ADITIFTetraethyl Lead (TEL).Kerugian pemakaian timbal pada mesin kendaraan adalah timbulnya kerak - deposit sisa pembakaran yang menumpuk pada sistem pembuangan maupun pada ruang pembakaran (combustion chamber). Apabila kerak ini semakin membesar akan berdampak pada menurunkan kinerja mesin, konsumsi bahan bekar semakin meningkat yang pada gilirannya mendorong tingginya biaya operasional dan pemeliharaan kendaraan.

MACAM-MACAM ADITIFSenyawa OksigenatPenggunaan TEL sebagai aditif anti ketuk di dalam bensin makin banyak digantikan oleh senyawa organic beroksigen (oksigenat) seperti alkohol (methanol, etanol, isopropil alkohol) dan eter (Metil Tertier Butil Eter (MTBE), Etil Tertier Butil Eter (ETBE) dan Tersier Amil Metil Eter (TAME). Oksigenat adalah senyawa organic cair yang dapat dicampur ke dalam bensin untuk menambah angka oktan dan kandungan oksigennya.Selama pembakaran, oksigen tambahan di dalam bensin dapat mengurangi emisi karbon monoksida, CO dan material- material pembentuk ozon atmosferik. Selain itu 14 senyawa oksigenat juga memiliki sifat-sifat pencampuran yang baik dengan bensin.Semua oksigenat mempunyai angka oktan di atas 100 dan berkisar antara 106 RON untuk TBA dan 122 RON untuk methanol.

MACAM-MACAM ADITIFSenyawa OksigenatPenggunaan alkohol sebagai zat aditif pengganti TEL masih terbatas karena beberapa masalah antara lain tekanan uap dan daya hidroskopisnya yang tinggi. Oleh karena itu senyawa eter lebih banyak digunakan daripada alkohol. Senyawa eter yang telah banyak digunakan adalah MTBE, sedangkan ETBE dan TAME masih terbatas karena teknologi prosesnya masih belum banyak dikembangkan. Namun berdasarkan hasil pengamatan dan penelitian dalam satu dasawarsa ini, MTBE juga menimbulkan masalah pencemaran air tanah, sehingga penggunaannya sebagai zat aditif bensin banyak ditinjau lagi. Penggunaan eter tersebut sebagai zat aditif saat ini agaknya mulai digantikan dengan alternatif aditif yang lain, seperti di Amerika mulai dilakukan pengkajian terhadap penggunaan etanol sebagai pengganti MTBE. Di Indonesia walaupun masih menggunakan MTBE, namun Bapedal melakukan pengkajian terhadap Methylcyclopentadienyl Manganese Tricarbonyl (MMT), senyawa organologam.

MACAM-MACAM ADITIFSenyawa OksigenatMetanol memiliki angka oktan yang tinggi dan mudah didapat dan penggunaannya sebagai aditif bensin tidak menimbulkan pencemaran udara. Namun perbedaan struktur molekul methanol yang sangat berbeda deari struktur hidrokarbon bensin menimbulkan permasalahan dalam penggunaannya, antara lain kandungan oksigen yang sangat tinggi dan rasio stoikiometri udara per bahan bakar. Nilai bakarnya pun hanya 45% dari bensin.Etanol memiliki angka oktan yang hampir sama dengan metanol. Daya toleransi etanol terhadap air lebih baik daripada metanol.

MACAM-MACAM ADITIFMethylcyclopentadienyl Manganese Tricarbonyl (MMT)Senyawa organologam yang digunakan sebagai pengganti bahan aditif TEL,Penggunaan MMT hingga 18 mg Mn/liter bensin dapat meningkatkan angka oktan bensin sebesar 2 poin, namun masih kurang menguntungkan jika dibandingkan dengan peningkatan angka oktan yang lebih tinggi yang dihasilkan senyawa oksigenat. Dalam penerapannya MMT memiliki tingkat toksisitas yang lebih rendah daripada TEL.

MACAM-MACAM ADITIFNaphtaleneNaftalena adalah salah satu komponen yang termasuk benzena aromatik hidrokarbon, tetapi tidak termasuk polisiklik. Naftalena memiliki kemiripan sifat yang memungkinkannya menjadi aditif bensin untuk meningkatkan angka oktan. Sifat-sifat tersebut antara lain: sifat pembakaran yang baik, mudah menguap sehingga tidak meninggalkan getah padat pada bagian-bagian mesin. Penggunaan Naftalena sebagai aditif memang belum terkenal karena masih dalam tahap penelitian. Sampai saat ini memang belum diketahui akibat buruk penggunaan naftalena terhadap lingkungan dan kesehatan, namun ia relatif aman untuk digunakan.

CETANE NUMBERMenunjukkan kualitas dari diesel oil yang dibandingkan dengan bahan bakar referensi pada special test engineReferensi utama adalah Cetane (normal hexadecane C16H34) yang memiliki nilai cetane 0 (nol)CFR Diesel fuel testing engine dan prosedur terdapat pada ASTM D613Selama pengujian engine beroperasi pada 900 rpm, temp 209 - 215oF, CR divariasikan hingga mencapai TDC dengan IT pada 13 BTDCBahan bakar yang memiliki CN tinggi lebih cepat terbakar dan membutuhkan CR yang lebih rendah, demikian sebaliknya.

CETANE NUMBER IMPROVERCN dpat ditingkatkan dengan menambahkan additive berupa organik nitrat dan peroxida dalam jumlah kecilAdditive berupa amylnitrate dan acetoneperoxidePenambahan 0,5 4% amylnitrate dapat meningkatkan 7 30 angkaPenambahan acetoneperoxide dapat meningkatkan 10 35 angka

CETANE NUMBER IMPROVERUntuk sekarang zat aditif kebanyakan memakai MTBE (Methyl Tertiary Buthyl Ether) suatu senyawa golongan Eter (dpt dibuat dari Ethanol) biasanya utk campuran Bensin berkisar 10%-30%, kadang istilah utk Campuran Oktan rantai cabang + MTBE ini disebut HOMC (High Mogas Octan Component). MTBE ini pun prinsipnya berikatan dng Oktan secara mekanisme reaksi spt TEL diatas. Dalam Case ini UTK DIINGAT WALAUPUN OKTAN + HEPTAN + TEL + MTBE + SENYAWA ORGANIK LAINNYA BERADA DALAM SATU CAMPURAN MEREKA TDK SERTA MERTA BEREAKSI TETAPI HANYA BERIKATAN ANTAR SENYAWA DAN MERUPAKAN SUATU LARUTAN (definisi larutan : Campuran yg Homogen).

CETANE NUMBER IMPROVERThermal Cracking (Perekahan Termal) Proses perekahan dengan menggunakan suhu dan tekanan tinggi tanpa katalis. Thermal Reforming (Reformasi Termal) Proses tanpa katalis yang memakai panas untuk menghasilkan perubahan struktur molekul sehingga nafta beroktan rendah menjadi bensin bermutu antiketuk tinggi.

GASOLINE ADDITIVES

DIESEL FUEL ADDITIVES