8

BAB IITINJAUAN PUSTAKA1 2 2.1 Tinjauan Literatur yang Sudah AdaTujuan melakukan tinjauan perpustakaan adalah untuk mengetahui apakah penelitian yang dilakukan sudah ada atau belum, apakah penelitian yang dilakukan merupakan plagiat atau bukan atau agar penelitian yang dilakukan menjadi lebih baik dari yang sudah ada.Dibawah ini ada beberapa literatur yang sudah ada :1. Effectivness of oil-water emulsion fuel for marine diesel enginePenelitian ini dilakukan oleh Agung Sudrajad pada tahun 2005 dengan metode yang dilakukan yaitu menguji performa mesin diesel model NF-19SK YANMAR 1 Silinder. Hasil ujinya yaitu menghemat konsumsi bahan bakar 10%, menurunkan polusi gas buang dan memperbaiki efisiensi pembakaran2. Emulsification characteristics of three and two phase emulsions preparedby the ultrasonic emulsification methodPenelitian ini dilakukan oleh Cherng-Yuan et all pada tahun 2005 dengan metode yang dilakukan yaitu pengadukan menggunakan mesin vibrasi ultrasonik frekuensi 40kHz. Hasil ujinya yaitu menurunkan prosentase pemisahan water-oil emulsion.3. Performance, emissions and heat release characteristics of direct injection diesel engine operating on diesel oil emulsionPenelitian ini dilakukan oleh Jamil Ghojel et all pada tahun 2006 dengan metode yang dilakukan yaitu menguji performa mesin diesel industri 4 langah. Hasil ujinya yaitu meningkatkan efisiensi kalor, menurunkan keterlambatan pembakaran dan menurunkan emisi NOx dan Hydrocarbon.4. Performance of single cylinder, direct injections diesel engine using water fuel emulsions.Penelitian ini dilakukan oleh M. Abu-Zaid pada tahun 2003 dengan metode yang dilakukan yaitu menguji mesin diesel silider tunggal injeksi langsung dengan 1200-3800 rpm.Hasil ujinya yaitu meningkatkan efisiensi pembakaran, meningkatkan efisiensi thermal dan penurunan temperatur gas buang.5. Numerical and experimental study of water/oil emulsified fuel combustion in a diesel engine.Penelitiaan ini dilakukan oleh Niko Samec et all tahun 2002 dengan metode menganalisa secara numerik dan tidak langsung efek dari air yang ada dalam bahan bakar diesel.Hasil ujinya yaitu pengurangan emisi polutan yang signifikan tanpa memburuknya konsumsi bahan bakar.6. Engine performance using emulsified diesel fuel.Penelitian ini dilakukan oleh A. Alahmer et all pada tahun 2010 dengan metode menguji mesin silinder tunggal kecepatan 1200 3000 rpm dan kuantitas air 5% - 30%.Hasil ujinya yaitu efisiensi thermal lebih baik dan pada jumlah penambahan air tertinggi NOx menurun. Dalam penelitian ini, penulis menggunakan metode uji sifat fisika-kimia bahan bakar yang diharapkan dengan hasil bahan bakar yang bersih dan ramah lingkungan.

2.2 Bahan BakarBahan bakar adalah segala materi yang bisa diubah menjadi suatu energi. Bahan bakar ini dibedakan menjadi tiga menurut wujudnya yakni gas, padat dan cair.Jenis jenis bahan bakar: a) Bahan Bakar Gas Bahan bakar gas merupakan bahan bakar yang molekul strukturnya bebas bergerak. Zaman teknologi mutakhir sekarang mulai banyak menggunakan gas sebagai bahan bakar yang sangat ramah lingkungan, melimpah dan gratis didapat dimana saja. Berikut adalah daftar jenis-jenis bahan bakar gas: Bahan bakar yang secara alami didapatkan dari alam: Gas alam Metan dari penambangan batubara Bahan bakar gas yang terbuat dari bahan bakar padat Gas yang terbentuk dari batubara Gas yang terbentuk dari limbah dan biomassa Dari proses industri lainnya (gas blast furnace) Gas yang terbuat dari minyak bumi Gas Petroleum cair (LPG) Gas hasil penyulingan Gas dari gasifikasi minyak Gas-gas dari proses fermentasi

Bahan bakar bentuk gas yang biasa digunakan adalah gas petroleum cair (LPG), gas alam, gas hasil produksi, gas blast furnace, gas dari pembuatan kokas, dan lain-lain. Gas alam merupakan bahan bakar dengan nilai kalor tinggi yang tidak memerlukan fasilitas penyimpanan. Gas ini bercampur dengan udara dan tidak menghasilkan asap atau jelaga. Gas ini tidak juga mengandung sulfur, lebih ringan dari udara dan menyebar ke udara dengan mudahnya jika terjadi kebocoran. Metan merupakan kandungan utama gas alam yang mencapai jumlah sekitar 95% dari volume total. Komponen lainnya adalah: Etana, Propana, Pentana, Nitrogen, Karbon Dioksida, dan gas-gas lainnya dalam jumlah kecil serta sulfur dalam jumlah yang sangat sedikit juga. Karena metan merupakan komponen terbesar dari gas alam, biasanya sifat metan digunakan untuk membandingkan sifat-sifat gas alam terhadap bahan bakar lainnya.

b) Bahan Bakar Padat Bahan bakar padat merupakan bahan bakar yang strukturnya padat dan kebanyakan menjadi sumber energi panas. Bahan bakar padat ada yang bisa diperbarui (tumbuhan) ada pula yang tidak bisa dipebarui misalnya uranium dan batubara. Energi panas yang dihasilkan bisa digunakan untuk memanaskan air menjadi uap untuk menggerakkan peralatan dan menyediakan energi dan sebagainya.Bahan bakar padat yang sering digunakan pada industri dan transportasi adalah batubara. Di PLN energi panas yang dihasilkan uranium digunakan untuk memanaskan air sehingga akan terbentuk uap dan uap tersebut digunakan sebagai penggerak turbin yang akan menggerakan generator listrik. Zaman teknologi mutakhir banyak negara-negara yang menyalahgunakan uranium sebagai bahan peledak yang dahsyat (Nuklir).

c) Bahan Bakar Cair (Minyak)Bahan bakar cair adalah bahan bakar yang molekulnya tidak rapat, jika dibandingkan dengan bahan bakar padat molekul bahan bakar cair dapat bergerak bebas. Minyak bumi (petroleum) berasal dari kata-kata: Petro = rock (batu) dan leaum = oil (minyak). Minyak bumi sebagian besar terdiri dari campuran molekul carbon dan hydrogen yang disebut dengan hydrocarbons. Minyak bumi terbentuk dari siklus alami yang dimulai dari sedimentasi sisa-sisa tumbuhan dan binatang yang terperangkap selama jutaan tahun. Pada umumnya terjadi jauh dibawah dasar lautan. Material-material organik tersebut berubah menjadi minyak bumi akibat efek kombinasi temperatur dan tekanan di dalam kerak bumi. Komposisi dan sifat dari bahan bakar minyak ditentukan dari jenis dan kandungan minyak bumi mentah asalnya, metode penyulingan yang digunakan dan tergantung dari sifat zat-zat campuran yang ditambahkan untuk meningkatkan mutu bahan bakar minyak. Minyak bumi terdiri dari bermacam-macam jenis hidrokarbon, namun hanya beberapa jenis yang dominan antara lain : Jenis Paraffin (CnH2n+2) mempunyai sifat sangat stabil, reaksi dengan gas chloor, banyak terdapat hampir pada semua jenis minyak bumi. Paraffin wax (lilin) adalah rangkaian yang lurus dan bercabang. Jenis Olefin atau jenis Ethylene (CnH2n) terdiri dari senyawa tidak jenuh, mudah bereaksi dengan gas chloor, asam chlorida dan asam sulfat. Olefin yang titik didihnya rendah tidak terdapat dalam minyak bumi tetapi biasanya terdapat pada minyak hasil perengkahan (cracking). Jenis Naphthene (CnH2n) meskipun mempunyai tipe sama dengan Olefin, namun memiliki sifat yang berbeda. Naphthene memiliki senyawa cincin (cyclic compounds) yang jenuh, sedangkan Olefin senyawa lurus yang antara karbonnya ada senyawa tak jenuh. Jenis Aromatik (CnH2n-6) biasa disebut jenis benzene, jenis ini mudah bereaksi dengan senyawa organik lain. Minyak bumi jarang yang mengandung senyawa benzene atau toluene, tetapi minyak bumi dari Sumatra dan Kalimantan mengandung senyawa aromatik. Jenis Diolefin (CnH2n-2) sifatnya hampir sama dengan Olefin tetapi lebih aktif, bahkan dapat membentuk polimer dengan senyawa tidak jenuh lainnya menjadi molekul yang besar semacam karet (gum). Jenis diolefin tidak ada dalam minyak bumi, hanya ada pada hidrokarbon rengkahan.

Macam-macam bahan bakar minyak (BBM) antara lain : Bensin RON 95Adalah bahan bakar motor bensin tanpa timbal yang diproduksi dari High Octane Mogas Component (HOMC) yang berkualitas tinggi ditambah dengan bahan aditif generasi terbaru sesuai dengan kebutuhan yang direkomendasikan pabrikan kendaraan bermotor. Bahan bakar ini diformulasikan khusus untuk memenuhi tuntutan akan bahan bakar minyak yang dapat melayani mesin yang bekerja pada kompresi tinggi tetapi ramah lingkungan dan lebih aman terhadap kesehatan manusia. Mempunyai angka oktan 95 Bensin RON 92Adalah bensin tanpa timbal dengan kandungan aditif generasi mutakhir yang dapat membersihkan Intake Valve Port Fuel Injector dan ruang bakar dari carbon. Mempunyai angka oktan 92 dan digunakan pada kendaraan dengan kompresi yang tinggi. Bensin RON 98 Adalah bahan bakar motor bensin yang tidak mengandung timbal dan komponen High Octane Mogas Component (HOMC) yang memiliki kualitas tinggi. Mempunyai angka oktan 98. Bensin RON 88Adalah bahan bakar jenis ditilat dengan warna kekuningan yang jernih dan mengandung timbal sebagai octane booster. Warna kuning pada premium ini diakibatkan oleh penambahan. Umumnya premium digunakan untuk bahan bakar motor bensin seperti mobil dan sepeda motor. KeroseneAdalah fraksi lebih berat dari pada bensin dan mudah menguap. Kebutuhan BBM ini lebih rendah dari pada gasoline. Sebelumnya kerosene ini digunakan untuk lampu penerangan sehingga sering disebut minyak lampu. Saat ini digunakan untuk kebutuhan rumah tangga dan kegiatan pertanian. Pemakaian kerosene di negara-negara berkembang sangat tinggi. Saat ini digunakan juga untuk BBM pesawat terbang yang menggunakan mesin jet disebut DPK (Double Purpose Kerosine) Minyak SolarAdalah bahan bakar minyak hasil sulingan dari minyak bumi mentah bahan bakar ini berwarna kuning coklat yang jernih (Pertamina: 2005). Penggunaan solar pada umumnya adalah untuk bahan bakar pada semua jenis mesin diesel dengan putaran tinggi (di atas 1000 rpm), yang juga dapat digunakan sebagai bahan bakar pada pembakaran langsung dalam dapur-dapur kecil yang terutama diinginkan pembakaran yang bersih. Minyak solar ini biasa disebut juga Automotive Diesel Oil, High Speed Diesel (Pertamina: 2005).Bahan bakar solar mempuyai sifat-sifat utama, yaitu : Tidak mempunyai warna atau hanya sedikit kekuningan dan berbau Encer dan tidak mudah menguap pada suhu normal Mempunyai titik nyala yang tinggi (40C - 100C) Terbakar secara spontan pada suhu 350C Mempunyai berat jenis sekitar 0.82-0.86 Mampu menimbulkan panas yang besar (10.500 kcal/kg) Mempunyai kandungan sulfur yang lebih besar daripada bensin Industrial Diesel Oil (IDO)BBM ini khusus untuk keperluan industri lebih berat dari pada solar (Automotive Diesel Oil), namun di Indonesia tidak dibedakan. Disamping itu digunakan untuk mencairkan BBM yang lebih berat (Residual fuel oil). Residual Fuel OilFraksi ini lebih berat dari pada IDO, dalam perdagangan disebut minyak bakar atau residu, atau minyak bakar hitam. BBM jenis ini digunakan untuk ketel uap dan dapur di pabrik dengan desain khusus untuk burnernya. Harganya lebih murah dari pada IDO. Minyak pelumasMerupakan sebagian kecil dari produk minyak bumi. Namun merupakan produk yang paling penting karena diperlukan untuk melumasi permukaan bagian mesin yang saling bergesekan dan bergerak untuk mencegah keausan. Misalnya silinder motor bakar, turbin, gear-box dan sebagainya. Gemuk (greases)Merupakan pelumas yang berbentuk padat, digunakan untuk bantalan (bearing) yang beroperasi pada suhu tinggi, dan untuk bearing yang tidak boleh bocor.

Lilin (wax)Merupakan hasil samping dari kilang minyak pelumas. Penggunaan lilin untuk packing agar menjadi "water proof atau "vapor proof untuk kontainer. AspalDihasilkan dari residu minyak bumi jenis tertentu, digunakan untuk jalan dan untuk campuran industri atap bangunan. Kokas (petroleum coke disebut juga green coke) Hasil samping produk proses perengkahan residu, berbentuk padat. Kokas digunakan juga untuk bahan bakar, dan juga untuk melelehkan metal pada industri pengecoran logam. Beberapa pabrik menggunakan untuk membuat elektroda batang las dan blasting logam, compound (ampelas) dan bahan yang tahan suhu tinggi. Black CarbonAdalah hasil samping produksi proses perengkahan, penggunaannya untuk pabrik ban kendaraan, industri karet, industri tinta cetak, pabrik cat, pabrik piring dan sebagainya. Produk Petrokimia (petrochemical)Merupakan nama umum dari produk minyak bumi seperti ethylene, propylene, butylene, isobutylene, cyclohexane, dan phenol yang merupakan senyawa organik, sedangkan yang anorganik seperti amonia dan hidrogen peroksida. Produk Petrokimia lanjutan (Secondary petroleum product)Merupakan produk yang setiap tahun selalu bertambah, karena penemuan baru. Misalnya berjenis-jenis detergen untuk bahan pencuci, bermacam-macam karet sintetik, dan bermacam-macam fiber-glass, nylon, dacron, orion, dynel dan acrilan. Produk ini termasuk beberapa produk plastik polyethylene, line, cat dengan bahan dasar plastik, politur, coating lantai dan sebagainya.

Gambar 2.1. Skema eksplorasi minyak dan alat penyulingand) Bahan Bakar Nabati (Biofuel)Bahan bakar nabati atau biofuel adalah setiap bahan bakar baik padatan, cairan ataupun gas yang dihasilkan dari bahan-bahan organik. Biofuel dapat dihasilkan secara langsung dari tanaman atau secara tidak langsung dari limbah industri, komersial, domestik atau pertanian. Ada tiga cara untuk pembuatan biofuel: pembakaran limbah organik kering (seperti buangan rumah tangga, limbah industri dan pertanian); fermentasi limbah basah (seperti kotoran hewan) tanpa oksigen untuk menghasilkan biogas (mengandung hingga 60% metana), fermentasi tebu atau jagung untuk menghasilkan alkohol dan ester; dan energi dari hutan (menghasilkan kayu dari tanaman yang cepat tumbuh sebagai bahan bakar). Bahan-bahan ini secara teori dapat digunakan untuk menggantikan bahan bakar fosil tetapi karena kadang-kadang diperlukan perubahan besar pada mesin, biofuel biasanya dicampur dengan bahan bakar fosil.Biofuel memiliki kelebihan yaitu sumber energi terbarukan yang ramah lingkungan, secara signifikan mengurangi emisi gas rumah kaca dan keamanan pasokan karena bahan bakunya dapat tumbuh dan diproduksi dalam negeri. Sedangkan kekurangan biofuel adalah menciptakan masalah pada keanekaragaman hayati akibat produksi biofuel, berkurangnya bahan pangan yang mengakibatkan harga pangan meningkat, inflasi meningkat dan banyaknya yang akan mengalami kelaparan.2.3 Bahan Bakar EmulsiEmulsi adalah campuran dari dua atau lebih cairan yang bercampur baik dengan sendirinya maupun dengan cara di blender/mixer. Bahan bakar emulsi adalah bahan bakar yang diperbarui dengan penambahan berbagai macam zat yang terdapat dibumi, misalkan air, minyak kelapa, minyak jarak, dan lain sebagainya. Sesuai ketentuan dari pemerintah, perbaikan bahan bakar fosil harus segera dilakukan. Beberapa aturannya: Peraturan Presiden Nomor 5 tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional, tanggal 25 Januari 2006. Instruksi Presiden Nomor 1 Tahun 2006 tentang penyediaan dan Pemanfaatan Bahan Bakar Nabati (Biofuel) Sebagai Bahan Bakar Lain, tanggal 25 Januari 2006. Komitment PT. Pertamina dalam menyiapkan Bahan Bakar yang ramah lingkungan dan diversifikasi Energi dengan memanfaatkan Bahan Bakar Nabati yang terbarukan. Faktor-faktor pendorong (drivers) : Neraca pembayaran negara (balance of payments) Peredaman emisi-emisi polutan global dan lokal (CO, partikulat, dll.). Penciptaan pasar baru untuk industri pertanian.Maka dari itu, penulis mencoba untuk menggunakan asam oleat dan beberapa zat kimia untuk dijadikan emulsifier pada emulsi air ini. Sehingga membuat pembaruan bahan bakar, yang diharapkan akan menjadi bahan bakar alternatif yang bersih dan ramah lingkungan. Ada tiga jenis ketidakstabilan emulsi: flokulasi, koalesensi dan creaming. Flokulasi menggambarkan proses dimana fasa terdispersi keluar dari suspensi dalam serpih. Koalesensi adalah bentuk lain dari ketidakstabilan, ketika tetesan kecil berbenturan satu sama lain dan bergabung untuk membentuk tetesan yang lebih besar secara progresif. Emulsi juga dapat menjalani creaming yaitu migrasi salah satu zat ke atas atau bawah (tergantung pada kepadatan relatif dari dua tahap) dari emulsi di bawah pengaruh daya apung. Permukaan zat aditif (surfactant) dapat meningkatkan stabilitas emulsi kinetik sehingga emulsi tidak berubah secara signifikan dari waktu ke waktu. Pengujian skripsi yang penulis lakukan disini yaitu solar emulsi air, dimana bahan bakar ini merupakan campuran antara minyak biosolar, air dan emulsifier sehingga minyak solar dan air dapat tercampur secara homogen. Adapun komposisi perbandingan dari solar emulsi yang penulis ujikan yaitu minyak solar 62,64%, air 18,68% dan emulsifier 18,68%.Air yang digunakan disini adalah aquades. Aquades adalah air hasil destilasi/penyulingan sama dengan air murni atau H2O, kerena H2O hampir tidak mengandung mineral. Sedangkan air mineral adalah pelarut yang universal. Oleh karena itu air dengan mudah menyerap atau melarutkan berbagai partikel yang ditemuinya dan dengan mudah menjadi tercemar. Dalam siklusnya di dalam tanah, air terus bertemu dan melarutkan berbagai mineral anorganik, logam berat dan mikroorganisme. Jadi, air mineral bukan aquades (H2O) karena mengandung banyak mineral.

2.4 Karakteristik Bahan BakarKarakterisasi bahan bakar perlu dilakukan untuk menentukan kualitas suatu bahan bakar. Adapun karakteristik suatu bahan bakar yang perlu diketahui diantaranya : angka setana (cetane number), berat jenis (density), viskositas (viscosity), titik nyala (flash point) dan korosi bilah tembaga (copper strip corrosion).

2.4.1 Angka Setana (Cetane Number)Angka setana (Cetane Number) adalah pengukuran kualitas pembakaran bahan bakar diesel selama pengapian kompresi. Angka setana menunjukan kemampuan bahan bakar untuk menyala sendiri (auto ignition) dalam ruang bakar sebagai akibat pengaruh tekanan dan temperatur tinggi dalam ruang bakar. Semakin tinggi angka setana semakin pendek penundaan penyalaan, sehingga angka setana digunakan sebagai parameter yang menunjukan tingkat kepekaan minyak solar terhadap detonasi yang terjadi pada mesin diesel.

2.4.2 Berat Jenis (Density)Berat jenis (Density) menunjukkan perbandingan berat per satuan volume, karakteristik ini berkaitan dengan nilai kalor dan daya yang dihasilkan oleh mesin diesel per satuan volume bahan bakar.

2.4.3 Viskositas (Viscosity)Viskositas suatu fluida merupakan ukuran resistansi bahan terhadap aliran. Viskositas tergantung pada suhu dan berkurang dengan naiknya suhu. Suatu jenis cairan yang mudah mengalir, dapat dikatakan memiliki viskositas yang rendah, dan sebaliknya bahan-bahan yang sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas yang tinggi. Pengukuran viskositas dilakukan dengan suatu alat yang disebut viskometer.

2.4.4 Titik Nyala (Flash Point)Titik Nyala (Flash Point) adalah titik temperatur terendah dimana bahan bakar dapat menyala. Hal ini berkaitan dengan keamanan dalam penyimpanan dan penanganan bahan bakar. Titik nyala dari bahan yang mudah menguap adalah suhu terendah di mana ia dapat menguap untuk membentuk sebuah campuran ignitable (dapat menyala) di udara. Mengukur titik nyala membutuhkan sumber pengapian. Titik api, suhu yang lebih tinggi, didefinisikan sebagai suhu di mana uap terus membakar setelah dinyalakan. Baik titik nyala atau titik api tergantung pada suhu dari sumber pengapian, yang jauh lebih tinggi. Titik nyala sering digunakan sebagai karakteristik deskriptif dari bahan bakar cair, dan juga digunakan untuk membantu mencirikan bahaya kebakaran dari cairan.

2.4.5 Korosi Bilah Tembaga (Copper Strip Corrosion)Korosi Bilah Tembaga (Copper Strip Corrosion) merupakan suatu pengujian dimana tembaga tersebut sebagai standar yang akan diujikan dan menggunakan indeks korosi. Bila semakin banyak sulfur akan mengakibatkan korosi dan membuat bilah tembaga berubah warna menjadi hitam.

2.5 Spesifikasi Bahan Bakar Minyak SolarBahan bakar yang digunakan sebagai bahan bakar referensi adalah minyak solar 48 (Biosolar) yang diuji sifat fisika-kimianya. Spesifikasi minyak solar 48 menurut Surat Keputusan Dirjen Migas No. 3675/K/24/DJM/2006 tanggal 17 Maret 2006 tentang standar mutu (spesifikasi) bahan bakar jenis minyak solar yang dipasarkan di dalam negeri. Spesifikasi minyak solar disajikan pada tabel dibawah ini.Tabel 2.1. Spesifikasi Bahan Bakar Minyak Jenis Minyak Solar 48NoSifat-sifat Fisika-KimiaUnitBatasanMetode Uji ASTM/Lain

MinMax

1Bilangan SetanaAngka Setana atauIndeks Setana4845--D 613D 4737

2Berat Jenis pada 15815870D 4052 / D 1298

3Viskositas pada 402,05,0D 445

4Titik NyalaC60-D 93

5Korosi Bilah TembagaMerit-Kelas 1D 130

6Kadar Sulfur-0,35D 4294

7Distilasi tempt 95C-370

8Titik TuangC-18D 97

9Residu Karbon-0,1D 4530

10Kandungan Air-500D 1744

11Biological Growth-Nihil

12Kandungan FAME-10

13Kandungan Methanol dan EthanolTak TerdeteksiD 4815

14Kandungan Abu% vol-0,01D 482

15Kandungan Sedimen-0,01D 473

16Bilangan Asam KuatMg KOH/g-0D 664

17Bilangan Asam TotalMg KOH/g-0,6D 664

18Partikulat --D 2276

19Penampilan VisualJernih dan Terang

20Warna No ASTM-3,0D 1500

Sumber : Dokumen Laboratorium Fisika-Kimia Kelompok Program Penelitian dan Pengembangan Teknologi Aplikasi PPPTMGB Lemigas.