84 ISSN 0216 - 3128 M. Munawir. dkk.

PENAMBAHAN BIOADITIFKUALITAS BBM BLENDINGBIODIESEL

M. Munawir Z. dan SandaPusat Rekayasa Perangkat Nuk/ir - BATAN

ABSTRAK

UNTUK PENINGKATANPETRODIESEL DAN

PENAMBAHAN BIOADITIF UNTUK PENINGKATAN KUALITAS BBM BLENDING PETRODIESELDAN BIODIESEL Blending petrodiesel dengan penambahan biodiesel untuk keperluan penghematanpemakaian BBM petrodiesel telah dibuat. Namun penambahan biodiesel tersebut akan menurunkanbeberapa sifat baik dari bahan petrodlesel, seperti kalori, titik nyala (flashpoint) dan viscositas, sebaliknyapenambahan biodieseljuga akan dapat memperbaiki sifat negatif dari petrodiesel, seperti laju korosi, emisidan angka cethane. Dalam rangka peningkatan kualitas blending petrodiesel telah ditambahkan bahanbioaditif berbasis senyawa nitrat pada kondisi optimal blending petrodiesel Bi030 dan Bi050. Hasilnyapenambahan bioaditif pada Bi030 dan Bi050 dapat menaikkan kalori masing-masing sebesar 1,44% dan2,45%, flash point sebesar /,6/% dan 9,/6% dan viscositas -0,006% dan 3,48%. Penelitian jugadilakukan pada besaran kerapatan spesifik, laju korosi dan titik tuang dari BBM blending.Kata kunci : bioaditi/. blending, pelrodiesel, biodiesel.

ABSTRACT

THE ADDITION OF BIOADITIVE TO IMPROVE THE FUEL BLENDING QUALITY OFBIODIESEL AND PETRODIESEL. Blending of petrodiesel with biodiesel 10 increase efficiency ofpetrodiesel fuel has been made. The addition of biodiesel decreases some good properties ofpetrodiesel,such as calory, flash point and viscosity, however it also reduces negative properties ofpetrodiesel oil, for example, corrosion, emission and celhane number. In order to improve quality ofbiodiesel blending, bioadditive base on nitrate compound has been added at optimal condition blending ofpetrodiesel bi030 and bi050. The results, bioadditive addition increase the calory about 1,44% and2,45%, flash point about /,6/% and 9,/6% and viscosity about -0,006% and 3,48% respectively. Theinvestigation also carried outfor specific gravity, carrossian and paur paint afblendingfuel parameters.Key wordf : biaadditive. blending, petrodiesel, biadiesel.

PENDAHULUAN

Solar atau HSD adalah salah satu bahan bakarmesin diesel yang paling banyak pemakaiannya,khususnya untuk kegiatan transportasi darat

maupun laut. Bahan bakar ini di Indonesia masihharus diimpor dengan harga relative tinggi,akibatnya akan dapat memberatkan bagi masyarakatkhususnya industri.

Indonesia sebagai negara berkembangmenggunakan bahan bakar solar sekitar 2 jutakilo literlbulan dan akan bertambah terus sejalandengan pertumbuhan pen dud uk dan kegiatanekonomi, sementara harga BBM solar cenderungnaik, sejalan dengan kenaikan harga B8M dunia.Pada saat ini diperkirakan kenaikan harga BBMtidak lagi naik linier, tapi telah mengarah padahiperbola yang disebabkan oleh banyak factor yangmendukungnya.

Perubahan harga BBM solar ini akan lebihmudah diantisipasi, dengan dilakukan langkah­langkah positif khususnya dalam pemakaiannya,salah satunya melalui kegiatan blending denganBBM lain yang sejenis, dari unsur nabati yangdapat diperbaharui dan direkayasa, seperti BBMbiodiesel.

Pad a saat ini, dunia mulai melirik danberusaha meningkatkan jumlah produksi biodieseldari berbagai jenis tanaman, seperti kelapa dankelapa sawit (palm biodiesel), bijih jarak (yatoprabiodiesel), kedelai, kacang-kacangan dan lainsebagainya. Namun problem pemakaian biodieselbahan tumbuhan umumnya tidak bisa langsungdigunakan pada mesin, karena beberapa sifatbiodiesel, seperti kekentalan terlampau kental, titiknyala terlampau tinggi, kalori rendah. Walaupun88M ini juga memiliki beberapa sifat yang baik

Prosiding PPI • PDIPTN 2006Pustek Akselerator dan Proses Bahan· BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2006

M. Munawir, dkk. ISSN 0216 - 3128 85-diantaranya angka cethane yang tinggi dan emlslgas buang hasil pembakaran CO, S02 dan NOxrelatif rendah.

Dalam upaya penelitian penghematan BBMsolar telah dilakukan penelitian blending BBMbiodiesel dengan BBM solar untuk mengetahuidampak penambahan bahan bakar tersebut, padaBBM solar serta penambahan bioaditif padakonsentrasi optimal untuk memperbaiki kualitasyang menurunkan akibat kegiatan blending BBM.Penelitian ini penting selain mendapatkan fenomenakarakater pembakaran bahan bakar juga diperolehbahan bakar baru berupa blending solar yangkualitasnya lebih baik dari kondisi sebelumnya.

LANDASANPERCOBAAN

Biodiesel dan Petrodiesel keduanya adalahbahan bakar dari mesin diesel, yakni sebuah mesinyang ditemukan oleh Rudolf Diesel pada tahun1890-an yang pembakarannya memerlukan pasokanudara lebih banyak dibanding mesin berbahanbakar bensin. Pasokan udara yang lebih banyak iniakan menghasilkan tekanan lebih besar untukmenimbulkan pembakaran pada bahan bakar.

Kedua bahan bakar ini memiliki sifat fisis

kontradiktif, diantaranya sifat kekentalan, angkacethane, kalori, emisi gas buang (CO, S02 danNOx) dan titik nyala, sehingga bila dicampur(blending) akan menghasilkan sifat kedua campurantersebut. Pada biodiesel memiliki kekentalan

kinematik, angka cethane dan titik nyala tinggi,sedangkan pad a petrodiesel sebaliknya. Kekentalankinematik dan titik nyala tinggi, mengakibatkanbahan bakar sulit untuk diinjeksikan dandinyalakan, padahal kedua proses ini sangat pentinguntuk pembakaran mesin diesel, maka biodieselagak suI it digunakan pad a mesin diesel biasa,khususnya pada saat start. Namun dengan angkacethane tinggi akan membantu proses pembakaranberkaitan dengan waktu tunda penyalaan (ignitiondelay), sehingga bahan bakar menjadi lebih hemat.Selain itu biodiesel memiliki sifat emisi gas buangCO, S02, NOx dan kalori rendah. Kalori rendah inisalah satu kelemahan biodiesel, selain titik nyaladan kekentalan tinggi, sedangkan angka cethanetinggi dan emisi rendah merupakan keunggulan daribahan bakar biodiesel. Sebaliknya titik nyala dankekentalan rendah serta kalori tinggi merupakankeunggulan petrodiesel, berkaitan dengan prosespembakaran bahan bakar mesin diesel, sedangkanemisi yang tinggi dan angka cethane rendahmerupakan kekurangan dari bahan bakarpetrodiesel.

Pencampuran (blending) biodiesel kedalanpetrodiesel diharapkan dapat menutup kekurangandari BBM petrodiesel, sedangkan penurunankualitas bahan bakar petrodiesel akibat penambahanbiodiesel dapat dieliminasi dengan penyempurnaanpembakaran melalui interaksi internal bahantambahan dengan bahan bakar pada saat prosespembakaran. Untuk tujuan ini dapat ditambahkansuatu senyawa yang kaya oksigen. Dalam hal initelah dipilih senyawa nitrat yang dibawa olehsenyawa organik dan diamati hanya pada kondisioptimal. Kondisi optimal ini dipilih melaluipercobaan lain sebelumnya, yakni pencarian posisipemakaian BBM paling hemat atau SFC (SpecificFuel Consumption) terendah. Dengan proses iniakan diperoleh BBM baru yang memilikikeunggulan dibanding BBM petrodiesel maupunbiodiesel.

PELAKSANAANPERCOBAAN

Dalam percobaan ini dipilih solar yang adadi pasaran yang diambil dari sebuah SPBU yangberada di lokasi penelitian, sedangkan biodieseldigunakan dari jenis Palm Biodiesel hasilesterifikasi minyak kelapa sawit yang dilakukanoleh LTMP - BPPT. Selanjutnya bahan tersebutdikarakterisasi sesuai dengan standard 88M solaruntuk mendapatkan informasi besaran yangdimiliki, seperti : I. viskositas kinematik, 2.gravitasi spesifik, 3. titik nyala, 4. titik tuang,5. Kalori dan 6. serangan korosi pada metal.

Pengamatan dilakukan pada bahan bakarminyak solar, biodiesel. Blending solar denganbiodiesel tanpa bioaditif dan blending solar denganbiodiesel dengan tambahan bioaditif yang kondisiblendingnya maupun penambahan bioaditifnyapada kondisi optimal. Kondisi optimal ini diperolehdari hasil pengamatan penurunan SFC terendah atauefisiensi pembakaran terbaik.

HASILDAN PEMBAHASAN

Beberapa kualitas bahan bakar yang akandiukur adalah gravitasi spesifik (sg), viscositaskinematik, titik nyala dan titik tuang. Dari hasilkarakterisasi diperoleh data pengamatan besaran­besaran bahan bakar yang mempengaruhipembakaran sebagai berikut :

1. Gravitasi spesifik (Sg)

Gravitasi Spesifik adalah perbandinganmassa cairan yang mempunyai volume tertentu

Prosiding PPI - PDIPTN 2006Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2006

86- ISSN 0216 - 3128 M. Munawir, dkk.

Banyak hubungan antara Sg dengan sifat-sifatpenting bahan bakar minyak, yaitu :

pada temperatur 15°C (60°F) dengan massa airmurni yang mempunyai volume dan suhu yangsarna.

a. Untuk pembakaran pada volume tetap (nilaikalor atas);

b. Untuk pembakaran pada tekanan tetap(nilaikalor bawah);

c.Pada bahan bakar solar, nilai batas standar nilaiGravitasi Spesifik at 60/60°F dari PERTAMINAadalah 0.82- 0.87 dari hasil percobaan diperolehdata seperti pad a tabel I dan grafik I.

0.87

:s: 0.86••..o 0.85u!5 0.84GO

/J; 0.83

0.82

..""'.-...

Q 9301

.9~'• ero\ Adtlf

Dari grafik 2. diatas dapat dilihat bahwa semuasampel masuk dahim standar PERTAMINA.Penambahan Biodiesel yang memiliki viskositaskinematik sebesar 5.105 cSt pada solar dapatmenaikkan nilai Viskositas Kinematik blending,sedangkan penambahan aditif relatif tidakmempengaruhi perubahan Viskositas Kinematik.Kenaikan viskositas kinematik blending petrodieselini akan mempengaruhi kinerja injektor pada mesindiesel. Karena atomisasi bahan bakar sangatbergantung pada viskositas, tekanan injeksi sertaukuran lubang injektor.

3. Titik Nyala

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahuiberapa titik temperatur terendah dimana bahanbakar dapat menyala. Untuk menentukan kapanminyak terbakar, dalam pengujian ini digunakanmetode Pensky-Martens memakai sistem "closedcup". Pada bahan bakar solar, batas standar nilaititik nyala dari PERTAMINA adalah minimal harusmencapai 150°F.

.!enls Sampel

Graflk 1. Pengujian Gravitasi Spesiflk BahanBakar

Dari grafik I diatas dapat dilihat bahwasemua sam pel masuk dalam standar PERTAMINA .Penambahan Biodiesel pad a solar dapat menaikkannilai Grafitasi Spesifik, sedangkan penambahanbioaditif dapat menurunkan nilai Grafitasi Spesifikbahan bakar blending.

2. Viskositas Kinematik

Pengujian viskositas kinematik dilakukanpad a suhu 100 of, dengan menggunakan pengukurtahanan yang dimiliki fluida yang dialirkan dalampipa kapiler terhadap gaya gravitasi. Viskositassemakin tinggi, mengakibatkan tahanan aliransemakin tinggi. Karakteristik ini sangat pentingkarena mempengaruhi kinerja injektor pad a mesindiesel. Pada bahan bakar solar, nilai batasstandar Viskositas Kinematik pada 100 of untukPERT AMINA adalah 1,6 cSt - 5.8 cSt. Hasilnyadiperoleh seperti tabel 1 grafik2.

-......•Graflk 2. Pengujian Vi.<.ko.••itas Kinemalik Bahan

Bakar

J5IJ

i::1 ~

lioollllr

.11••.••••'"DIIIJh•• Jhll-"lIIr19~ '" " a'_~ 21D

15IJ

• asn.t.u

Jtnll Iamp.1

Graflk 3. Pengujian Titik Nyala Bahan Bokor

Dari Grafik 3 diatas dapat dilihat bahwa semuasample berada dalam standar PERTAMINA.Penambahan Biodiesel pada solar menaikkan nilaititik nyala, sedangkan penambahan aditif dapatmenurunkan nilai titik nyala.

Penambahan biodiesel kedalam solar akan

menaikkan titik nyala solar blending. Selain itunilai titik nyala pada bahan bakar juga mengalamipenurunan dengan adanya penambahan aditif.Masalah yang sering timbul pada penggunaanbiodiesel murni adalah karena nilai titik nyala yangsangat tinggi sehingga mesin pada lingkungan suhurendah susah dihidupkan. Dengan penambahanbioaditif, maka kondisi ini dapat diperbaiki.

4. Titik Tuang

Pengujian titik tuang dilakukan untukmengetahui titik temperatur terendah dimana mulaiterbentuk kristal- kristal parafin yang dapatmcnyumbat saluran bahan bakar. Pada bahan bakar

Prosldlng PPI - PDIPTN 2006Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2006

M. Munaw;r, dkk. ISSN 0216 - 3128 87

solar, batas standar niJai titik tuang dariPERTAMINA adalah maxima] 65 of.

Grafik 4. Pengujian titik tuang Balian Bakar

Penambahan biodiese] yang memiliki titiktuang lebih tinggi dapat menaikkan nilai pour pointdari BBM blending petrodiesel (solar) dan nilai initidak akan dipengaruhi oleh kehadiran bioaditif.Oari grafik 4 diatas dapat dilihat bahwa semuasampel masuk dalam standar PERTAMINA.Penambahan Biodiesel pada solar menaikkan nilaititik tuang bahan bakar, sedangkan penambahanbioaditif relatif tidak mempengaruhi niJai titiktuang. Oari semua hasil pengamatan dapatditunjukkan dalam tabel I, seperti terlihat dibawahini.

Tabel 1.Uji Karakteristik Fisika-Kimia Bahan Bakar

Jenis

Contoh kode sam pel

MetodeNo PemeriksaanSolar B30%B50%Pemerik saanMurni

BiodieselB30%

AditifB50%Aditif

IGravitasi Spesifik0.84090.87350.85460.85070.86200.8512ASTM

pada 60/600F

012982

V iscositas 3.8605.1054.3444.3685.0354.860ASTM

Kinematik pada

D445

100°F, cSt 3Titik Nyala, P.M., 194320248244273248ASTM

C.c, of

0934

Titik Tuang, of 355050454545ASTM097

5. Kalori

Pengujian pengaruh penambahan biodieseldan bioaditif pad a BBM solar terhadap nilai kaloriBBM dilakukan dengan menggunakan "BoomCalorimeter". HasiJ pengamatan diperoleh sepertipada grafik 5.

6. Efek terhadap Korosi pada Metal

Pengujian ini diJakukan untuk mengetahuilaju korosi metal pada silinder liner mesin dieselyang diakibatkan oleh bahan bakar. Alat uji yangdigunakan adalah TGA (ThermografymetryAnalysis) di P31B Batan Puspitek Serpong.

E "!!DCllaa~~ "mtIJDQi "IDCIIDa- WmtIJDD<:~ IrDElJDa'"~ I!lDEIIDDZ ISlEIIQD

Nama Samp.'

Gr~fik 5. Ni/ai Kalori Balian Bakar

.'OU.I

.IIII:IDnoR

aaJha.JhuW••••••allS6'ouW

D·DITF

1111

B'~:g 1111

] !alii

~ "III~ 1111..•E 2111

-e 'IIIf alii

"111

.-

M ~ 6 ~ ~ I ~ " ~·:.••~iIOn.nl~ - - -

.•....• ca:nu"''''

_ .<BI'4U!H'IITI

HasiJ pengujian niJai kalor menujukkanbahwa nilai kalor biodiesel lebih rendah dari solar.

Penambahan biodiesel pacta solar menurunkan nilaikalor dari bahan bakar blending, sedangkanpenambahan aditif pada B30% dan B50% dapatmeningkatkan ni]ai kalor bahan bakar antara 628.6joule/gram (1,44%)-1056.51: Joule/gram(2,45%).

Grafik 6. Pengujian Koro!)'i dellgall TGA(Tllermogravymetry Analby!)).

Terlihat bahwa kehadiran biodiese] yangmemiliki kemampuan pelapisan permukaan metaldengan ditunjukkan adanya laju perambahan berattidak begitu berpengaruh terhadap laju korosi

Prosiding PPI • PDIPTN 2006Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2005

88- ISSN 0216 - 3128 M. Munawir, dkk.

metal, akibat 88M solar. Dan dengan penambahan

bioaditif akan menurunkan laju korosi metal. Halini dapat diketahui dari grafik pertambahan beratdari hasi\ pengamatan dengan ThermogravimetryAnalysis.

KESIMPULAN

Dari hasi\ pelaksanaan pereobaan danpembahasan diatas terlihat bahwa penambahanBBM biodiesel jenis Palm Biodiesel sampai 50%tidak akan keluar dari range standar besar-besaranpembakaran dari 8BM solar yang ditetapkan olehPertamina. Proses blending biodiesel pada solarakan menurunkan kualitas dari solar, namun masih

bisa diperbaiki dengan penambahan bioaditif yangoptimal.

UCAP AN TERIMA KASIH

Atas selesainya penelitian ini kami LJeapkanterima kasih yang sebesar-besarnya pada semuapihak, khususnya rekan-rekan di PRPN - BAT ANyang telah membantu penelitian ini.

DAFT AR PUST AKA

I. BORMAN, F.L. and RAGLAND, K.W.,"Combustion Enginering", Internationaleditions, Me Graw HiII, Singapore. 1998

2. M. MUNA WIR, Z., "Teknologi BlendingSenyawa Nitrat dan Senyawa Peroxida untukPeningkatan Efisiensi Pemakaian Bahan BakarDiesel dan Kualitas Permukaan Metal/Umur

Mesin", Riset Unggulan Terpadu IX BidangTeknologi Energi, Kementrian Riset dan

Teknologi RI lembaga I1mu PengetahuanIndonesia, Indonesia, 2003.

3. TRETHEWEY, K.R. and CHAMBERLAIN, J,"Korosi Untuk Mahasiswa Sains dan

Rekayasa", iterjemahkan oleh Alex TriKantjono Widodo, Gramedia Pustaka Utama,Jakarta, 1991.

4. M. MUNA WIR Z. dan Untoro P., "PengaruhIon Nitrogen Terhadap Kekerasan danKetahanan Korosi Suhu Tinggi Pada SilinderLiner Mesin Diesel", Pertemuan Ilmiah IptekBartan 2002, PUSPITEK, 22-23 Oktober2002.

5. KADIR A., "Energi", UI Press, Jakarta, 1989

6. PERTAMINA,"Fuel for Vehicle, Household,Industry and Marines", Down StreamDireeotate Marketing and trading Jakarta, 2003

7. PERTAMINA" Kutipan Spesifikasi DirjenMigas, Direktorat PPDN, 1998.

8. UNIVERSITASINDONESIA, "BahanBakarCa

ir",www.ehemeng.ui.ac.idl-wulan/Materi/portlBAHAN%20CAIR.PDF, 2001

9. RIZQON FAJAR, "Prediksi Sifat Fisika KimiaCampuran Bahan Bakar Diesel DenganModel Sederhana : Studi Kasus : CampuranSolar-Biodiesel (Crude Palm Oil dan Met\hylEster)", www.iptek.net.id/ind/jurnal/iumal

idx.php?doc= V3.n9.05.htm , Desember 2001

10. PIETER P. GERO, "Industri Otomotif BerpacuMenggunakan Mesin Diesel",http://www.kompas.com/kompas-cetak/0309/05/otomotif/ 527044.htm, lastedited 5 September 2003

II. POSMAN SIBUEA, "Pengembangan IndustriBiodiesel Sawit", www.kompas.eom/kompas­eetak/0306118/inspirasi/375150.htm lastedited 18 Juni 2003.

Prosiding PPI • PDIPTN 2006Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2006