37

PENGARUH PENAMBAHAN KARBON NANO terhadap

KARAKTERISTIK PEMBAKARAN DROPLET MINYAK KELAPA

sebagai BAHAN BAKAR BIODESEL

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu persyaratan memperoleh gelar sarjana strata satu

(S-1) Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Islam Malang

Disusun oleh :

FEBRI HARIYADI

216.010.5.2072

PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ISLAM MALANG

2020

ABSTRAK

Febri Hariyadi.2020. Pengaruh Penambahan Karbon Nano Terhadap

Karakteristik Pembakaran Droplet Minyak Kelapa Sebagai Bahan

Bakar Biodesel. Skripsi, Program Studi Teknik Mesin, Fakultas

Teknik, Universitas Islam Malang. Dosen Pembimbing: Dr. Ena

Marlina, S. T., M. T. dan Nur Robbi, S. T., M. T.

Minyak kelapa (crude coconut oil) salah satu minyak nabati yang memiliki

potensi sebagai bahan alternatif pengganti bahan bakar, karena memiliki flash

point yang lebih rendah dibandingkan solar sehingga pada saat pembakaran

biodesel dari minyak kelapa ini akan cepat terbakar. Penelitian ini mencampurkan

karbon nano kedalam minyak kelapa dan diuji dengan metode pembakaran

droplet, variasi campuran yang diuji antara lain CCO murni, CCO 1 PPM, dan

CCO 5 PPM. Hasil penelitian yaitu karbon nano yang dicampurkan pada minyak

kelapa meningkatan temperatur, meningkatkan nilai burning rate, dan

memperbesar bentuk api karena sifat semi konduktor dari karbon nano dapat

memperbaiki atau menambah nilai setana dari minyak kelapa sehingga saat

pembakaran akan memicu minyak bahan bakar lebih cepat habis terbakar dan

menghasilkan daya ledak yang besar.

Kata kunci; biodesel, CCO, pembakaran droplet, karbon nano, karakteristik

pembakaran.

ABSTRACT

Febri Hariyadi.2020. Effect of Addition of Nano Carbon to the Characteristics

of Burning Coconut Oil Droplets as Biodesel Fuels. Thesis, Mechanical

Engineering Study Program, Faculty of Engineering, Islamic University

of Malang. Supervisor: Dr. Ena Marlina, S. T., M. T. and Nur Robbi, S.

T., M. T.

Coconut oil (crude coconut oil) is one of the vegetable oils that has the potential

as an alternative substitute for fuel, because it has a lower flash point compared

to diesel fuel so that when burning biodiesel from coconut oil it will burn quickly.

This research mixed nano carbon into coconut oil and tested it using droplet

combustion method, the mixture variations tested included pure CCO, CCO 1

PPM, and CCO 5 PPM. The results of the research are carbon nano mixed with

coconut oil increasing the temperature, increasing the value of the burning rate,

and enlarging the shape of the fire because the semi conductor properties of

carbon nano can improve or add to the cetane value of coconut oil so that when

burning will trigger the fuel oil burns out faster and produce large explosive

power.

Keywords; biodiesel, CCO, droplet combustion, carbon nano, combustion

characteristics.

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan transportasi pada era industri 4.0 di kalangan masyarakat

semakin meningkat karena tansportasi tersebut menjadi penunjang utama dalam

menjalankan setiap aktifitas manusia dibumi seperti, kereta api, sepeda motor,

truk, mobil, peralatan pertanian, pertambangan dan masih banyak lainnya yang

masih belum dapat tergantikan. Semakin meningkatnya transportasi, maka

semakin meningkat pula konsumsi bahan bakar dibumi, sedangkan cadangan

minyak di dalam bumi semakin menipis (Kumar et.al., 2010). Penggunaan Bahan

Bakar Minyak (BBM) semakin meningkat setiap tahunnya. Konsumsi BBM

Berkadar Berat, yaitu solar di Indonesia pada tahun 2014 sebanyak 8,90 Miliar

Liter per tahun, dan mengalami peningkatan pada tahun 2015 menjadi 9,07 Miliar

Liter per tahun, Namun cadangan minyak di alam mengalami penurunan

(Statistik, 2016). Persediaan total solar di Indonesia pada tahun 2014 sebanyak

10,15 Miliar Liter dan mengalami penurunan pada tahun 2015 menjadi 9,09

Miliar Liter, Oleh karena itu perlu adanya sumber energi yang terbarukan yang

dapat di gunakan di masa depan sebagai pengganti minyak bumi (Statistik, 2016).

Biodesel adalah salah satu energi alternatif yang terbarukan yang dapat

dimanfaatkan sebagai pengganti minyak bumi. Biodiesel yang dihasilkan dari

minyak nabati dapat digunakan sebagai alternatif bahan bakar diesel karena

karakteristiknya mirip dengan bahan bakar diesel berbasis minyak bumi, nilai

pemanasan volumetriknya sedikit lebih rendah, tetapi mereka memiliki setana dan

titik nyala yang tinggi (Jitputti et.al., 2006). Pembakaran biodesel menghasilkan

sedikit asap, dan kandungan kadar karbon monoksida (CO) lebih rendah, serta

tidak menghasilkan sulfur dioksida (SO2) dibandingkan dengan bahan bakar

solar. Tingkat polusi yang dihasilkan biodesel 10 kali lebih rendah dibandingkan

dengan solar (Astuti, 2012). Biodiesel juga dikenal ramah lingkungan karena gas

buang hasil pembakarannya yang dilepaskan ke atmosphir akan diserap kembali

oleh tumbuhan untuk keperluan proses fotosintesis. Biodiesel akan mengurangi

emisi gas buang tanpa mengorbankan unjuk kerja dan efisiensi dari mesin.

4

Biodesel yang umum digunakan yaitu biodesel yang berasal dari olahahan

minyak nabati seperti minyak jarak, minyak palem, minyak bunga matahari dan

minyak kelapa. Minyak kelapa (crude coconut oil) salah satu minyak nabati yang

memiliki potensi sebagai bahan alternatif pengganti bahan bakar, karena memiliki

flash point yang lebih rendah dibandingkan solar sehingga pada saat pembakaran

biodesel dari minyak kelapa ini akan cepat terbakar (Darmanto & Sigit, 2006).

Kerugian dari menggunakan minyak nabati adalah viskositas tinggi dan tingkat

penguapan yang rendah, sehingga dapat mempengaruhi proses injeksi

(pengkabutan), efek berat pada pompa, dan pembakaran tidak sempurna (Marlina

et.al., 2019).

Banyak penelitian pada minyak nabati yang dilakukan untuk mengurangi

atau memperbaiki viskositas dan densitas yang terdapat pada minyak nabati

dengan cara pengenceran minyak yaitu dengan mencampurkan biodesel minyak

nabati dengan bahan lain seperti etanol, minyak kayu putih (Marlina et.al., 2019).

Penelitian yang dilakukan oleh (Puja K, et.al., 2018) tentang produksi

karbon nano dari tempurung kelapa. Penelitian ini menyatakan bahwa Material

nano memiliki kemampuan dalam menyediakan gaya tarik menarik, kapasitas dan

kemampuan menjaring tingkat tinggi dari suatu material karena keunikan dalam

sifat kimia, fisika dan biologi. Karbon nano memiliki sifat semikonduktor,

penghantar panas yang baik dan perlakuan pada karbon berukuran nano jauh lebih

baik dibandingkan dengan material berukuran makro maupun mikro.

Berdasarkan latar belakang yang diuraikan diatas, sifat karbon nano dapat

memperbaiki karakteristik dari minyak kelapa apabila kedua bahan tersebut

dicampurkan dengan variasi tertentu. Perlu di lakukan penelitian lebih lanjut

mengenai karakteristik pembakaran droplet minyak kelapa (crude coconut oil)

yang di tambahkan campuran karbon nano, sehingga peneliti membuat judul

“pengaruh penambahan karbon nano terhadap karakteristik pembakaran droplet

minyak kelapa sebagai bahan bakar biodesel”.

5

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan diatas, maka rumusan

masalah dari penelitian ini adalah bagaimana pengaruh penambahan karbon nano

terhadap karakteristik pembakaran droplet minyak kelapa (crude coconut oil)

yang meliputi temperatur droplet, tinggi api, lebar api, dan burning rate?.

1.3 Batasan Masalah

Pembahasan penelitian ini perlu di beri batasan supaya pembahasannya

lebih terarah dan tidak meluas, yaitu sebagai berikut:

1. Variasi minyak yang diuji yaitu CCO murni, CCO 1 PPM (part per million)

dan CCO 5 PPM.

2. Karbon nano yang digunakan berasal dari tempurung kelapa.

3. Tidak membahas tentang proses produksi karbon nano.

4. Karakteristik yang di amati temperatur droplet, diameter droplet, tinggi api,

lebar api, dan burning rate.

5. Temperatur yang digunakan saat pengujian yaitu temperatur ruangan (25C -

30°C).

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan

karbon nano terhadap karakteristik pembakaran droplet pada minyak kelapa

(crude coconut oil), serta menciptakan bahan bakar biodesel campuran yang

ramah lingkungan.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Menambah wawasan mengenai proses pengujian droplet.

2. Bahan referensi pengembangan sumber energi atau bahan bakar terbarukan.

3. Menerapkan ilmu saat proses perkuliahan untuk diimplementasikan didunia

nyata.

38

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Hasil penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan yaitu sebagai berikut:

1. Penambahan karbon nano pada minyak kelapa berpengaruh terhadap

karakteristik pembakaran droplet minyak kelapa. Viskositas pada CCO 1

PPM lebih tinggi sehingga membutuhkan temperatur yang tinggi saat awal

penyalaan. Pada CCO 5 PPM temperatur yang dihasilkan lebih tinggi,

karena karbon nano dapat meningkatkan Angka setana yang bisa ditinjau

dari laju pembakaran yang lebih cepat, sehingga apabila angka setana itu

tinggi maka temperatur yang dihasilkan juga akan tinggi.

2. Burning rate atau laju pembakaran yang dihasilkan lebih cepat pada CCO 5

PPM, karena karbon nano yang dicampurkan lebih banyak sehingga mampu

meningkatkan penguapan dan nilai setana dari biodesel tersebut.

3. Bentuk tinggi dan lebar api pada CCO 1 PPM lebih tinggi dan lebar

dibandingkan dengan CCO 5 PPM yang cenderung lebih bulat karena,

proses penguapan yang terjadi pada CCO 1 PPM lebih tinggi.

4. Karakteristik bahan bakar yang menunjukan hasil terbaik adalah CCO 1

PPM , karena memiliki daya ledak bahan bakar yang lebih besar

dibandingkan CCO 5 PPM yang ditinjau dari dimensi tinggi dan lebar api.

Campuran CCO 1 PPM lebih tepat karena antara CCO dan karbon nano

dapat bercampur dengan sempurna sehingga saat pembakaran campuran

bahan bakar dapat terbakar habis.

5.2. Saran

Saran pada penelitian ini antara lain adalah :

1. Menambah variasi campuran yang beragam lagi agar penelitian yang

dihasilkan lebih detail.

2. Perlu adanya pengujian yang lebih beragam seperti uji viskositas, flashpoint,

dan uji kinerja pada mesin agar hasil penelitian lebih valid.

3. Mengganti karbon nano dengan bioaditif lain agar menemukan variasi

campuran yang lebih sempurna.

38

DAFTAR PUSTAKA

Arsad Al Banjari, M., Yuliati, L., & As’ad Sonief, A. (2015). Karakteristik

Pembakaran Difusi Campuran Biodiesel Minyak Jarak Pagar (Jathropha

Curcas L) - Etanol/Metanol Pada Mini Glass Tube. Jurnal Rekayasa Mesin,

6(1), 85–93. https://doi.org/10.21776/ub.jrm.2015.006.01.12

Astuti, E. (2012). Pengaruh Konsentrasi Katalisator dan Rasio Bahan terhadap

Kualitas Biodiesel dari Minyak Kelapa. Pengaruh Konsentrasi Katalisator

Dan Rasio Bahan Terhadap Kualitas Biodiesel Dari Minyak Kelapa, 2(1), 5–

9. https://doi.org/10.22146/jrekpros.548

Campbell, M., & Hall, P. (1998). United States Patent (19). (19).

Darmanto, S., & Sigit, I. (2006). Analisa Biodiesel Minyak Kelapa Sebagai Bahan

Bakar Alternatif Minyak Diesel. 64 Traksi, 4(2), 31.

Demirbas, A. (2005). Biodiesel production from vegetable oils via catalytic and

non-catalytic supercritical methanol transesterification methods. Progress in

Energy and Combustion Science, 31(5–6), 466–487.

https://doi.org/10.1016/j.pecs.2005.09.001

E, J., Pham, M., Zhao, D., Deng, Y., Le, D. H., Zuo, W., … Zhang, Z. (2017).

Effect of different technologies on combustion and emissions of the diesel

engine fueled with biodiesel: A review. Renewable and Sustainable Energy

Reviews, 80(May), 620–647. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.250

Havendri, A. (2008). Kaji Eksperimental Perbandingan Prestasi dan Emisi Gas

Buang Motor Bakar Diesel Menggunakan Bahan Bakar Campuran Solar

Dengan Biodiesel CPO Sawit , Minyak Kelapa Sawit. 1(November), 1–11.

Hou, D., He, H., Huang, P., Zhang, G., & Loaiciga, H. (2013). Detection of water-

quality contamination events based on multi-sensor fusion using an extented

Dempster-Shafer method. Measurement Science and Technology, 24(5).

https://doi.org/10.1088/0957-0233/24/5/055801

Jitputti, J., Kitiyanan, B., Rangsunvigit, P., Bunyakiat, K., Attanatho, L., &

Jenvanitpanjakul, P. (2006). Transesterification of crude palm kernel oil and

crude coconut oil by different solid catalysts. Chemical Engineering Journal,

116(1), 61–66. https://doi.org/10.1016/j.cej.2005.09.025

39

Ketut Puja, I. G., Wardana, I. N. G., Irawan, Y. S., & Choiron, M. A. (2018). The

role of Carica papaya latex and aluminum oxide on the formation of carbon

nanofibre made of coconut shell. Advances in Natural Sciences: Nanoscience

and Nanotechnology, 9(3). https://doi.org/10.1088/2043-6254/aad1a9

Kumar, D., Kumar, G., Poonam, & Singh, C. P. (2010). Fast, easy ethanolysis of

coconut oil for biodiesel production assisted by ultrasonication. Ultrasonics

Sonochemistry, 17(3), 555–559.

https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2009.10.018

Kwartiningsih, E., Setyawardhani, D. A., Widyawati, E. D., & Adi, W. K. (2007).

Minyak Jelantah Menjadi Biodiesel ( Ditinjau Sebagai Reaksi Homogen ).

71–74.

Labeckas, G., Slavinskas, S., & Mažeika, M. (2014). The effect of ethanol-diesel-

biodiesel blends on combustion, performance and emissions of a direct

injection diesel engine. Energy Conversion and Management, 79(2014),

698–720. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2013.12.064

Law, C. K., & Lawt, H. K. (1981). Law for Mul! [component Droplet

Vaporization and Combustion. 20(4), 522–527.

Ma, F., & Hanna, M. A. (1999). Biodiesel production: a review1Journal Series

#12109, Agricultural Research Division, Institute of Agriculture and Natural

Resources, University of Nebraska–Lincoln.1. Bioresource Technology,

70(1), 1–15. https://doi.org/10.1016/s0960-8524(99)00025-5

Marlina, E., Wardana, I. N. G., Yuliati, L., & Wijayanti, W. (2019). The effect of

fatty acid polarity on the combustion characteristics of vegetable oils

droplets. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering,

494(1). https://doi.org/10.1088/1757-899X/494/1/012036

Minyak, P., Pagar, J., Bahan, S., Alternatif, B., & Diesel, M. (2008). Pemanfaatan

Minyak Jarak Pagar sebagai Bahan Bakar Alternatif Mesin Diesel. Jurnal

Penelitian Saintek, 13(1), 19–46.

Pari, G., Santoso, A., Hendra, D., Buchari, B., Maddu, A., Rachmat, M., …

Darmawan, S. (2013). Karakterisasi Struktur Nano Karbon Dari

Lignosellulosa. Jurnal Penelitian Hasil Hutan, 31(1), 75–91.

https://doi.org/10.20886/jphh.2013.31.1.75-91

40

Schober, S., & Mittelbach, M. (2004). The impact of antioxidants on biodiesel

oxidation stability. European Journal of Lipid Science and Technology,

106(6), 382–389. https://doi.org/10.1002/ejlt.200400954

Sepriyatno, R., Wahab, A., Marlina, E., Teknik, J., Universitas, M., & Malang, I.

(n.d.). KARAKTERISTIK PEMBAKARAN DROPLET PADA MINYAK

JARAK SEBAGAI BAHAN BAKAR BIODESEL. 1–6.

Statistik, B. P. (2016). Statistik Lingkungan hidup indonesia.