BIOGASPemanfaatan bahan bakar biogas pada kendaraan bermotor

Kelompok :

Alfian juhri /201010120311000

Akhmad faisal /201010120311004

M. abdul jabbar .f /201010120311000

Havidh annas saleh /201010120311000

UNIVERSITAS MUHAMMADIAH MALANG

2010/2011

A. TEKNOLOGI BAHAN BAKAR BIOGAS Biogas dikenal sejak abad ke-16, ketika itu digunakan untuk memanaskan air mandi di Persia. Biogas dihasilkan dengan mengekstraksi energi kimia dari bahan-bahan organik dalam wadah tertutup yang disebut digester. Gas methan terbentuk karena proses fermentasi secara anaerobik (tanpa udara) oleh bakteri methanatau disebut juga bakteri anaerobik dan bakteri biogas yang mengurangi sampah-sampah yang banyak mengandung bahan organik (biomassa) sehingga terbentuk gas methan (CH4) yang apabila dibakar dapat menghasilkan energi panas. Sebetulnya di tempat-tempat tertentu proses ini terjadi secara alamiah sebagaimana peristiwa ledakan gas yang terbentuk di bawah tumpukan sampah di Tempat Pembuangan Sampah Akhir (TPA) Leuwigajah, Kabupaten Bandung, Jawa Barat, (Kompas, 17 Maret 2005). Gas methan sama dengan gas elpiji (liquidified petroleum gas/LPG), perbedaannya adalah gas methan mempunyai satu atom C, sedangkan elpiji lebih banyak.

Kebudayaan Mesir, China, dan Roma kuno diketahui telah memanfaatkan gas alam ini yang dibakar untuk menghasilkan panas. Namun, orang pertama yang mengaitkan gas bakar ini dengan proses pembusukan bahan sayuran adalah Alessandro Volta (1776), sedangkan Willam Henry pada tahun 1806 mengidentifikasikan gas yang dapat terbakar tersebut sebagai methan. Becham (1868), murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882), memperlihatkan asal mikrobiologis dari pembentukan methan.

Pada akhir abad ke-19 ada beberapa riset dalam bidang ini dilakukan. Jerman dan Perancis melakukan riset pada masa antara dua Perang Dunia dan beberapa unit pembangkit biogas dengan memanfaatkan limbah pertanian. Selama Perang Dunia II banyak petani di Inggris dan benua Eropa yang membuat digester kecil untuk menghasilkan biogas yang digunakan untuk menggerakkan traktor. Karena harga BBM semakin murah dan mudah memperolehnya pada tahun 1950-an pemakaian biogas di Eropa ditinggalkan. Namun, di negara-negara berkembang kebutuhan akan sumber energi yang murah dan selalu tersedia selalu ada. Kegiatan produksi biogas di India telah dilakukan semenjak abad ke-19. Alat pencerna anaerobik pertama dibangun pada tahun 1900. (FAO, The Development and Use of Biogas Technology in Rural Asia, 1981).

Negara berkembang lainnya, seperti China, Filipina, Korea, Taiwan, dan Papua Niugini, telah melakukan berbagai riset dan pengembangan alat pembangkit gas bio dengan prinsip yang sama, yaitu menciptakan alat yang kedap udara dengan bagian-bagian pokok terdiri atas pencerna (digester), lubang pemasukan bahan baku dan pengeluaran lumpur sisa hasil pencernaan (slurry) dan pipa penyaluran gas bio yang terbentuk dengan teknologi tertentu, gas methan dapat dipergunakan untuk menggerakkan turbin yang menghasilkan energi listrik, menjalankan kulkas, mesin tetas, traktor, dan mobil.

B. TEORI DAN PRAKTEK

I. Biogas mobil : Koges, Swiss sedang mengembangkan bahan bakar baru menggunakan biogas yang akan ramah lingkungan dan lebih murah daripada bensin. sampah dari dapur dan kebun dikumpulkan, kemudian dimasukkan ke dalam reaktor fermentasi. Di sini, terjadi proses fermentasi mikroorganisme secara anaerobik yang mengubah sampah menjadi kompos dan biogas yang disebut kompogas.

II. Aplikasi : 1. Bahan bakar untuk mesin pembakaran internal. 2. Pompa. 3. Listrik generasi. 4. Domestik bahan bakar untuk pembakar di dapur.

C. BAHAN BAKAR UNTUK MESIN PEMBAKARAN INTERNAL: 1. Bensin.2. Diesel.3. Alkohol4. LPG.5. CNG.6. Listrik.7. Solar.8. Produsen gas.9. Hidrogen.

Hadir Bahan Bakar dan Keterbatasan: Ada begitu banyak bahan bakar yang digunakan dalam I.C. Mesin, namun mereka memiliki sifat fisik dan kimia tertentu. Dengan kata lain, bahan bakar yang digunakan dalam I.C.mesin dirancang ulang untuk memenuhi persyaratan kinerja sistem mesin, Sehingga mampu mendapatkan tenaga yang maksimal.

Keterbatasan bahan bakar yang digunakan saat ini adalah sebagai berikut1. Bensin mengandung banyak kotoran. Ini memiliki nomor oktan rendah. Semua bahan bakar minyak beroksidasi perlahan-lahan ketika di ruang berudara. Bensin Memiliki ketahanan ketukan kurang serta energi per satuan massa yang kurang effisien. Dan harga yang cukup mahal2. alkohol, lebih tinggi kalor laten tetapi sifatnya korosif dan ketidak sesuaian sebagai pelumas dalam proses pembakaran .3. LPG, memiliki efisiensi volumetrik rendah . Respon untuk pencampuran sangat miskin. Biaya yang di gunakan lebih mahal.

D. PEMBUATAN BIO-GAS

Semua bahan organik dapat dijadikan sebagai bahan baku pembuatan biogas, sampah hijau, kotoran ternak maupun unggas. Namun demikian, kotoran hewan lebih sering dipilih karena ketersediaannya yang melimpah, memiliki keseimbangan nutrisi, mudah dicerna dan relatif dapat diproses secara biologi. Kotoran sapi merupakan substrat yang dianggap paling cocok karena telah secara alami mengandung bakteri penghasil gas metana.

Secara teknis proses pembentukan biogas berlangsung dalam biodigester yang merupakan wadah kedap udara tempat terbentuknya biogas. Biodigester ini dapat dibuat dari drum, beton atau plastik.

E. MANFA’AT PENGGUNAAN BIOGAS

SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF

MENGURANGI EFEK RUMAH KACA

MENGURANGI PENCEMARAN LINGKUNGAAN

Bila biogas digunakan sebagai bahan bakar motor maka diperlukan sedikit modifikasi pada sistem karburator. Hasil kerja motor dengan bahan bakar biogas ini dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan seperti pembangkit tenaga listrik, pompa air dan lainnya. Selain itu, biogas juga bisa dipadukan dengan sistem produksi lain.

F. KANDUNGAN BIOGAS:       Biogas berasal dari tangki yang berisi - Metana (CH4) 50-68% Karbon monoksida (CO2) 25-35% Hidrogen (H2) 1-5% Nitrogen (N2) 2-7% Oksigen (O2) 0-0,1% Hidrogen sulfida (H2S) Langka

Proses Pemurnian bio gas CO2 ini tidak membantu dalam proses pembakaran tetapi mengurangi nilai kalori biogas. H2S dalam jumlah kecil memiliki tindakan korosif terhadap ruang bakar dan juga mengurangi nilai kalori biogas. Juga jejak kelembaban harus menghapus untuk efisiensi thermal yang lebih baik. Jadi gradien berbahaya dikeluarkan.1) Penghapusan CO2 - CO2 tinggi korosif ketika basah dan tidak memiliki nilai pembakaran sehingga penghapusan adalah keharusan untuk meningkatkan kualitas biogas.

 Proses untuk menghapus CO2 adalah sebagai berikut –

Absorbsi gas merupakan proses kontak antara campuran gas dan cairan yang bertujuan untuk menghilangkan salah satu komponen gas dengan cara melarutkannya menggunakan cairan yang sesuai. Proses absorbsi ini melibatkan difusi partikel-partikel gas ke dalam cairan. Secara umum, faktor-faktor yang mempengaruhi absorbsi adalah kelarutan (solubility) gas dalam pelarut dalam kesetimbangan, tekanan perasi, serta temperatur. Pada umumnya, naiknya temperatur menyebabkan kelarutan gas menurun. Salah satu metode yang kini berkembang dalam proses pemisahan CO2 dari campuran gas adalah dengan menggunakan membran sebagai kontaktor gas-cair. Metode ini adalah pengembangan dari penggunaan membran konvensional yang selama ini lebih sering digunakan untuk proses filtrasi serta osmosis balik pada pengolahan air (water treatment).Pada absorpsi gas CO2 menggunakan pelarut air, CO2 bereaksi dengan air melalui persamaan sebagai berikut:

CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3

Reaksi CO2 dengan air tersebut merupakan reaksi kesetimbangan, di mana konstanta kesetimbangannya sangat kecil sehingga pembentukan H+ dan HCO3- juga sangat kecil. Karena itu, proses absorbsi CO2 dengan air lebih dinyatakan sebagai absorbsi fisika, bukan absorbsi kimia.

solusi caustic, NaOH - 40%  NaOH + CO2 = NaHCO3

proses Renfield - K2CO3 - 30%    K2CO3 + CO2 = 2KCO3

2) Penghapusan H2S : Secara umum penghilangan (pengurangan) H2S dari gas dapat dilakukan secara fisika, biologi dan kimia, tetapi selama ini masih memiliki kelemahan-kelemahan.

Pemurnian biogas (juga gas lain) dari kandungan H2S menggunakan Fe-EDTA (Iron Chelated Solution) memberikan banyak kelebihan. Kelebihan tersebut diantaranya adalah larutan absorben bisa diregenerasi sehingga biaya operasi murah, sulfur yang terpisahkan dari biogas berupa sulfur padat (komoditas bernilai ekonomi) atau paling tidak berupa residu yang mudah dan aman dalam pembuangannya sehingga tidak mencemari lingkunganIron Chelated Solution dibuat dengan melarutkan senyara garam besi ke dalam larutan EDTA. Garam FeCl2 dibuat dengan melarutkan limbah besi dari industri mesin bubut dengan asam khlorida. Keuntungan pemanfaatan limbah besi ini selain memberikan nilai lebih pada limbah, juga ukuran limbah besi yang sudah relatif kecil sehingga pada proses pelarutan besi oleh larutan HCl, besi bisa langsung dilarutkan, tidak perlu proses perlakuan pendahuluan terlebih dahulu

3) Penghapusan NH3:

Penghapusan NH3 dengan cara mereaksikannya dengan HCL sehingga menghasilkan NH4CL   Reaksi kimia adalah sebagai:NH3 + HCL = NH4Cl

4) Penghapusan H2O: -Untuk menghilangkan uap air, kami melewati gas dari reaksi di atas, melalui kristal silika gel putih, yang mana mampu menyerap kandungan air.                   

G. SIFAT BIO-GAS Dalam keadaan murni, itu adalah tidak berwarna, tidak berbau, berasa. Untuk alasan keamanan, bau akan ditambah sehingga kebocoran apapun dapat dengan mudah dideteksi karena bau yang khas.    Komposisi gas bio tidak pernah konstan. Metana sejauh ini merupakan komponen terbesar sekitar 95% dari total volume. Metana adalah hidrokarbon sederhana, suatu zat yang terdiri dari karbon dan hidrogen. Ada banyak senyawa karbon & atom hidrogen bergabung sehingga menjadi gas hidrokarbon tertentu yang di gunakan sebagai bahan bakar gas. Metana adalah gas yang sangat ringan. Jika kita meningkatkan jumlah atom hidrogen dan karbon, kita sudah mendapat gas semakin berat, menghasilkan lebih banyak panas, sehingga lebih banyak energi yang di dapat ketika dinyalakan.perbandingan Udara untuk biogas (stoikiometri) dengan volume pembakaran sekitar 9.5:1 sampai 10:1. Biogas memiliki kecepatan api sangat lambat, hanya 0,290 m / s. Biogas memiliki nomor oktan sangat tinggi sekitar 130. Sebagai perbandingan, bensin 90-94 & alkohol 105 di terbaik. Ini berarti bahwa rasio kompresi mesin lebih tinggi dapat di capai dengan biogas daripada menggunakan bensin. Oleh karena itu, kepala silinder dari mesin di papas sehingga volume ruang bakar akan berkurang & rasio kompresi akan meningkat. Dengan demikian efisiensi volumetrik & output daya akan meningkat juga. Titik didih biogas di atas 300 derajat Celsius sedangkan nilai kalori adalah 35,390 MJ/m3

Keuntungan dari Biogas: 1) Ini adalah gas bahan bakar cahaya.2) Ini mudah bercampur dengan udara.3) Hal ini sangat mengetuk tahan.4) Karena efisiensi distribusi seragam termal yang lebih tinggi.5) Biogas memiliki angka oktan tinggi.6) tingkat polusi rendah7) rasio kompresi yang lebih tinggi dapat digunakan dengan biogas.8) biaya penggunaan rendah.9) sebagai pembakaran di dapur.10) Tidak beracun untuk kulit.

H. PENGGUNAAN BIOGAS DALAM MESIN PEMBAKARAN INTERNAL

Modifikasi C.I. Mesin: C.I. mesin dapat beroperasi pada dual fuel & modifikasi mesin yang diperlukan meliputi ketentuan untuk masuknya biogas dengan udara masuk, penyediaan karburator & sistem untuk mengurangi pasokan solar, timing injeksi maju. Masuknya biogas dan pencampuran gas dengan udara masuk dapat dicapai dengan menyediakan ruang pencampuran bawah pembersih udara yang memfasilitasi melalui pencampuran biogas dengan udara sebelum masuk ke dalam silinder. Pengaturan ini ditunjukkan dalam gambar. sebagian besar digunakan dalam mesin stasioner tersedia secara komersial di India. Kapasitas ruang pencampuran dapat disimpan sama dengan volume perpindahan mesin. Injeksi pilot siklus ini harus maju untuk kelancaran dan efisien menjalankan mesin bahan bakar ganda. Admitansi biogas ke dalam mesin pada kecepatan mesin meningkat tahap awal dan karena itu sistem yang cocok mengurangi pasokan solar oleh digerakkan rak kontrol perlu dimasukkan.Ada berbagai pemikiran tentang apa yang harus perawatan biogas ini dikenakan sebelum digunakan sebagai bahan bakar

Untuk menggunakan biogas sebagai bahan bakar di mesin c.i ada beberapa kesulitan praktis. Hal ini tidak mungkin untuk menekan metana, dipisahkan dari biogas dengan metode yang tersedia, karena gas itu bisa dicairkan melalui dingin di bawah -161 0C.Proses ini disesuaikan dengan menginstal unit yang dibutuhkan ketika ada penggunaan metana terpisah dari biogas sebagai bahan bakar. Karena gas tidak dapat dikompresi membutuhkan ruang besar untuk penyimpanan.

Emisi gas buang mengandung tiga zat yang memberikan kontribusi pada pencemaran udara seperti hidrokarbon, karbon monoksida dan nitrogen oksida. Hidrokarbon adalah bahan bakar yang tidak ikut terbakar terbakar keluar dari asap knalpot dikarenakan pembakaran yang tidak lsempurna. Hidrokarbon juga terjadi di crankcase oleh penguapan bahan bakar. Emisi hidrokarbon terkait dengan desain & faktor operasi seperti sistem induksi, desain ruang bakar, rasio udara bahan bakar, kecepatan, beban. Karbon monoksida terjadi pada asap lewat knalpot, Ini karena proses pembakaran yang tidak sempurna karena jumlah campuran udara-bahan bakar yang didak pas. nitrogen oksida adalah kombinasi oksida nitrat & oksida nitrogen & ketersediaan oksigen adalah dua alasan utama untuk pembentukan oksida nitrogen.Dengan biogas kita dapat menekan emisi CO2 dan NO pada proses bembakaran.