JURNAL BIODIESEL

PRODUKSI BIODIESEL KAPUK RANDU
DAN UJI UNJUK KERJA DI MESIN DIESEL
oleh
Sri Utami Handayani, Seno Darmanto, Margaretha Tuti Susanti, Windu Sediono

Abstract
Research is done to analyze production of ceiba petandra biodiesel and
performance testing in diesel engine. Production of ceiba petandra biodiesel is done with
transesterification method and alkali catalyst. Transesterification reaction uses methanol
and NaOH catalyst. Then performance testing is done with engine test bed. Engine test
bed consist of diesel engine, generator, load and instrumentation. Production of ceiba
petandra biodiesel by doing transesterification method shows conversion of ceiba
petandra biodiesel reaches 90% in condition 50oC – 55oC and material composition
consist of 80% of ceiba petandra oil, 20% of methanol and 2 gram NaOH per 100 ml
methanol. Then performance testing in engine test bed with biodiesel of ceiba petandra
shows efficiency can reach 20% to mixture of biodiesel B5 and B10.The next, research of
ceiba petandra biodiesel can be done by testing of stability and treatment to increase
quality of biodiesel.
Key word: ceiba petandra, transesterification, biodiesel and efficiency.
PENDAHULUAN
Pengalihan bahan bakar bersumber minyak bumi ke minyak biodiesel tidak dapat
secara otomatis diaplikasikan pada mesin diesel. Perbedaan sifat (properties) kedua
minyak bahan bakar tersebut mempengaruhi konstruksi sistem saluran bahan bakar dan
pengaturan saat pembakaran (injection timing). Kekentalan minyak biodiesel lebih besar
dari pada minyak diesel sehingga akan mempengaruhi laju aliran di sistem saluran bahan
bakar dan formasi pengabutan bahan bakar oleh injektor. Fash point dan pour point kedua
bahan bakar berbeda sehingga mempengaruhi pengaturan (setting) injeksi bahan bakar
(injection dan ignation timing). Kedua bahan bakar mengandung pengotor (impurities)
yang berlainan di mana bahan bakar biodiesel mengandung dan cenderung membentuk
lilin (paraffin) pada temperatur rendah (kamar) sehingga perlu treatment tertentu terhadap
bahan bakar biodiesel untuk mencegah terbentuknya lilin di lapisan permukaan (Tyson,
2
2004). Bahan bakar biodiesel mudah mengeras (aging) dan mengalami oksidasi
(oxidation) sehingga korosi di saluran bahan bakar mudah terjadi (Stombaugh at. all.,
2006; Strawn, 1995). Bahan bakar biodiesel mempunyai masalah kestabilan (stability).
Kestabilan bahan bakar merujuk pada 2 dua istilah yakni kestabilan dalam jangka panjang
(long-term stability or aging) yang berhubungan erat dengan sifat oksidasi dan kestabilan
yang berhubungan dengan temperatur/tekanan elevasi (stability at elevated temperatures
and/or pressures) biasa dinamakan kestabilan termal (thermal stability) yang berhubungan
dengan penurunan kualitas bahan bakar (fuel degradation) di sistem saluran terutama
komponen injektor di mana efek lebih lanjut menyebabkan coking injeksi (injector coking)
(Tyson, 2004).
Transesterifikasi secara kimia menggunakan proses katalis alkali cukup sukses
dalam mengkonversi trigleserida ke minyak biodiesel (metylester). Meskipun reaksi
transesterifikasi dengan katalis alkali menghasilkan tingkat konversi yang tinggi dan
waktu reaksi yang cepat namun reaksi tersebut mempunyai kekurangan yakni energi
besar (intensive), gliserin sulit dipulihkan (recovery), katalis dibuang dan perlu
pengolahan, asam lemak bebas dan air bercampur dengan reaksi. Proses transesterifikasi
dengan enzim cenderung mempunyai kelebihan dalam peningkatan kuantitas dan kualitas
hasil konversi minyak nabati menjadi minyak biofuel/biodiesel. Keuntungan aplikasi
katalis enzim lipase dibandingkan dengan katalis alkali dalam peningkatan kuantitas dan
kualitas konversi minyak nabati ke biodiesel meliputi temperatur kerja lebih rendah (30oC
– 40oC), tanpa busa, hasil konversi (methel ester) tinggi, bersifat murni (mudah/tanpa
pemurnian), glycerol mudah dipulihkan (recovery) dan tidak terpengaruh kandungan air
(Fukuda, at al, 2001; Hasan, 2006). Namun proses transesterifikasi secara enzimatic masih
terfokus pada kajian ekonomis sehubungan pengadaan enzim lipase yang masih relative
mahal (Fukuda, at al, 2001). Produksi enzim lipase secara mandiri/asli (indigenous)
menjadi faktor penting untuk mendukung proses transesterifikasi secara enzimatik.
Beberapa enzim lipase indigenous telah dibuat dan diaplikasikan untuk proses hidrolisis,
esterifikasi dan tranesterifikasi secara enzimatik meliputi enzim ekstrak kecambah biji
wijen (Suhendra, at al., 2000), dedak padi , bromelin (Susanti, 2004; Susanti, 2003 ),
protease (Susanti, 2002), ragi tempe (Susanti, 2000).
Pengujian bahan bakar biodiesel pada mesin diesel menunjukkan indikasi yang
baik pada waktu-waktu awal namun unjuk kerja akan mengalami penurunan setelah waktu
berjalan agak lama. Durability test menunjukkan bahwa mesin akan gagal operasi secara
awal ketika beroperasi dengan bahan bakar campuran yang mengandung minyak
3
tumbuhan. Apliksi bahan bakar petroleum yang dicampur dengan biodiesel di mana sifat
bahan bakar petroleum cenderung membentuk endapan (deposit) dan sifat bahan bakar
tumbuhan yang bisa melumasi (lubricantion ability) menyebabkan endapan bisa lepas dan
bergerak/berpindah dan efek lebih lanjut dapat menyumbat saluran bahan bakar dan
saringan
Di sisi lain, efek samping yang ditimbulkan oleh polusi hasil pembakaran minyak
bumi sangat beragam dari masalah pernapasan sampai pemanasan global. Masalahmasalah
tersebut ditimbulkan oleh beberapa unsur yang terkandung dalam asap
pembakaran antara lain : HC (hidrokarbon) yang dapat mengganggu pernafasan mahluk
hidup, NOx (Oksida Nitrogen) yang dapat menimbulkan hujan asam, CO (Karbon
Monoksida) yang bila dalam konsentrasi tinggi akan menyebabkan gagal nafas yang dapat
menyebabkan kematian dalam beberapa menit, CO2 (Karbon Dioksida) yang
menyebabkan efek rumah kaca pada lapisan ozon yang menyebabkan pemanasan global,
SO2 (Belerang Dioksida) yang akan berubah menjadi SO3 bila bercampur dengan udara
yang menyebabkan hujan asam. Dengan menambahkan 1% bio diesel pada solar dapat
mengurangi polusi sampai 60%, dan NOx sampai 20%. Bio diesel juga mengefisienkan
pemakaian bahan bakar dan pelumasan mesin, sehingga jarak tempuh dan umur mesin
lebih panjang .
Kajian properties minyak nabati menunjukkan bahwa minyak kelapa sebagai bahan
bakar biodiesel menunjukkan nilai kalor yang setara dengan solar yakni 19177 BTU/lbm
dibanding dengan solar sebesar 19603 BTU/lbm. Selanjutnya untuk flash point, biodiesel
kelapa menunjukkan 68oF jauh lebih rendah darai pada solar yang menunjukkan 144oF.
Kemudian spesifik grafity untuk minyak biodiesel kelapa sebesar 0,9119 sedikit lebih
tinggi dari pada solar sebesar 0,8478. Ada kecenderungan minyak biodiesel mempunyai
kekentalan yang lebih tinggi dari pada solar. Pengujian kekentalan minyak biodiesel
kelapa menunjukkan 11,2 cst (Darmanto and Handayani at.al, 2007). Muryama, at al.,
(2000) dan Grabosky at al., 1999, melaporkan bahwa pada pengujian mesin diesel dengan
bahan bakar minyak nabati dan minyak solar didapatkan bahwa dengan minyak nabati,
mempunyai efisiensi dan daya mesin yang lebih besar dibanding dengan minyak solar,
karena suhu gas buang yang dihasilkan lebih rendah. Ada penurunan kwalitas nilai kalor
rata-rata 2% (Muryama, at. al., 2000). Namun demikian minyak nabati mempunyai angka
cetane (cetane number) yang jauh lebih tinggi, hal ini akan menguntungkan karena
diperoleh keterlambatan penyalaan (ignation delay ) yang lebih pendek bila dibandingkan
dengan minyak solar. Adanya keterlambatan penyalaan yang lebih pendek, daya yang
4
dihasilkan menjadi besar dan efektif, maka performan mesin lebih optimum. Kemudian
untuk pengujian minyak biodiesel kelapa dengan komposisi minyak biodiesel kelapa 5%,
10%, 15% dan 20% di mesin diesel menunjukkan bahwa efisiensi daya maksimum
dicapai pada komposisi 15% minyak biodiesel kelapa (Darmanto dan Handayani at al,
2007). Reed at al., (1992) , meneliti penggunaan minyak kedelai bekas penggorengan atau
minyak jelantah kedelai sebagai campuran minyak solar sebagai bahan bakar diesel pada
bus di kota Denver. Perubahan power tidak signifikan pengaruhnya bahkan terjadi
penurunan partikel smoke. Altin, at al., (2000) mengadakan penelitian pemakaian minyak
nabati dicampur dengan bahan bakar solar diperoleh bahwa viskositas campuran relatif
lebih tinggi dibandingkan bahan bakar solar, dan didapatkan suhu emisi gas buang relatif
lebih rendah, sehingga meningkatkan efisiensi. Angka viscositas yang tinggi menyebabkan
beban kerja pompa bahan bakar menjadi lebih berat.
Penelitian minyak nabati untuk bahan bakar pesawat terbang telah dilakukan oleh
Kavouras, at al., (2000). Pengujian nilai kalor menunjukkan bahwa campuran B20 dan
B30 lebih rendah masing-masing 2% dan 3%. Penggunaan minyak nabati pada turbin gas
yang mempunya nilai kalor lebih rendah (2-3%) tidak begitu berpengaruh terhadap unjuk
kerja mesin. Dengan demikian minyak nabati memenuhi kriteria sebagai pengganti bahan
bakar pesawat terbang, sedangkan emisi gas buang lebih rendah 10% bila dibandingkan
dengan bahan bakar yang dipakai turbin gas dan tidak berpengaruh terhadap atmosfir.
Wang at.al, (1999) mengadakan penelitian pada minyak nabati, diperoleh bahwa minyak
nabati mempunyai nilai kalor lebih rendah dibanding minyak diesel atau solar dan
diperoleh angka cetane yang tinggi, sedangkan emisi gas buang CO dan HC lebih rendah
sedang NOx lebih tinggi. Krishna, C.R., (2002) mendapatkan emisi gas NOx paling
rendah pada campuran B20 (20% biodiesel) untuk berbagai macam perbandingan udara
dan bahan bakar.
Pengujian viscositas minyak nabati yang telah dilakukan oleh beberapa peneliti
menunjukkan bahwa viskositas minyak nabati lebih besar bila dibandingkan dengan
minyak diesel. Viskositas berkisar antara (2.3 - 6) cst (Soerawidjaja, T.H., 2003) dan (2.6 -
4.8) cst (Juniartini, A.,1998). Uji komposisi campuran minyak kelapa sawit pada
prosentasi 10 % - 30 % dengan solar menunjukkan kekentalan akan cenderung naik, flash
ponit cenderung menurun dan caloric value relatif konstan terhadap sifat (properties) solar
(Darmanto at al., 2005). Cloin (2004) mengadakan penelitian bahwa ceiba petandra oil
murni dapat digunakan sebagai bahan bakar motor diesel, tetapi dengan memodifikasi
motor tersebut, antara lain pompa bahan bakar, filter, timing injection, heater. Uji sifat
5
fisik dan kimia (properties) minyak kelapa menunjukkan bahwa minyak kelapa
mempunyai kekentalan yang lebih tinggi dari pada solar (11,2 cst lebih besar dari pada
3,69 cst (Singh, 2006)) dan flash point yang lebih rendah dari pada solar ( 68oF lebih
rendah dari pada 144oF) (Handayani at al, 2007). Rafael S. Diaz melakukan pencampuran
bahan bakar minyak diesel dengan 1 % coco biodiesel dan hasil uji emisi menunjukkan
bahwa kadar emisi gas buang berkurang cukup signifikan. Ada potensi untuk
mengaplikasi minyak goreng kelapa sawit bekas sebagai bahan bakar diesel. Minyak
goreng bekas mengalami penurunan sifat (properties) sebagai minyak bahan bakar yakni
keruh/kotor, sifat kekentalan naik setelah dingin (Sediono at al, 2005)
BAHAN DAN METODE
Bahan
Minyak kapuk randu
Minyak kapuk randu adalah sebagai bahan baku dari minyak bio-diesel.
Metanol
Sebagai bahan pereaksi untuk mengikat lemak yang terkandung dalam minyak kapuk
randu sehingga terjadi endapan.
NaOH
NaOH berbentuk padat (kepingan) yang berfungsi sebagai katalis yaitu untuk
mempercepat reaksi tetapi NaOH sendiri tidak ikut bereksi. Apabila dalam campuran
tersebut mengandug air maka akan terbentuk sabun.
Mekanisme pembuatan biodiesel kapuk randu terdiri dari penyaringan, menyiapkan
sodium metoksit dan atau enzimatik, pemanasan dan pencampuran serta pengendapan dan
pemisahan. Minyak kapuk randu yang masih kotor perlu disaring terlebih dahulu agar
bersih dari kotoran. Kotoran biasanya berupa serpihan kapuk randu hasil pemarutan yang
ikut masuk kedalam minyak kapuk randu. Penyaringan yang dilakukan disini
menggunakan alat yang cukup sederhana yaitu kain yang agak rapat dan bersih.
Jumlah methanol yang digunakan dalam penelitiani sebesar 20 % dari jumlah
minyak kapuk randu sedangkan NaOH yang digunakan 4 gram untuk satu liter minyak
kapuk randu. NaOH sebanyak 2 gram disiapkan dan ditimbang dengan menggunakan
timbangan elektrik (neraca ohaus), setelah itu dimasukan kedalam labu takar. Siapkan
methanol sebanyak 100 ml dengan menggunakan gelas ukur kemudian tuang kedalam labu
takar yang sudah ada NaOHnya. Setelah NaOH dan methanol menjadi satu kemudian
dikocok sampai mencampur rata.
6
Pertama-tama minyak kapuk randu dituang ke dalam bakker glass. Kemudian bakker
glas ditaruh di atas stirer untuk dipanaskan sampai mencapai suhu 50o C. Tahap ini
dilakukan untuk pemanasan awal dan untuk menguapkan uap air. Pemanasan tersebut
kira-kira selama 5-10 menit tergantung dari penyetelan pemanasnya. Setelah suhu tersebut
tercapai maka larutan sodium metoksid dituangkan kedalam minyak kapuk randu sambil
diaduk sampai kedua larutan tersebut menyatu sahingga secara kasab mata tidak terjadi
pemisahan larutan antara minyak kapuk randu dengan sodium metoksid. Pemanasan dan
pengadukan secara merata dilakukan pada suhu ± 50oC (45-55o C) selama satu jam.Pada
saat larutan sodium metoksid dituang kedalam minyak kapuk randu suhunya akan turun
dari 50o C menjadi sekitar 45o C. Pada suhu ini dinaikkan sampai mencapai suhu 50o C
campuran kelihatan keruh kemudian setelah suhu mencapai 50o C campuran akan
kelihatan jernih.
Setelah proses pemanasan dan pencampuran selesai kemudian campuran tersebut
dimsukan kedalam corong pemisah. Didalam corong pemisah campuran tersebut
didiamkan selama 24 jam, lebih lama lebih baik. Setelah terjadi endapan kemudian proses
pemisahan dimulai yaitu dengan mengambil endapannya terlebih dahulu kemudian cairan
yang di atasnya, di mana cairan yang di atas berupa minyak bio-diesel (Pelly, 2005).
Peralatan
Peralatan pengujian unjuk kerja bahan bakar biodiesel kapuk randu menggunakan engine
test bed.
-
Gambar 3. Engine test bed
Hasil
Biodiesel kapuk randu secara prinsip di peroleh dari reaksi transesterifikasi. Reaksi
transesterifikasi merupakan reaksi yang melibatkan methanol dan katalis asam atau basa.
Keterangan
1. Generator test
(generator)
2. Engine test (
mesin diesel)
3. Pulley mesin
diesel
4. Sabuk V
5. Pulley generator
6. Engine stand
7. Instrument
8. Lampu
7
Pembuatan biodiesel kapuk randu dengan menggunakan katalis basa yakni NaOH. Hasil
pembuatan biodiesel kapuk randu dengan beberapa komposisi ditunjukkan di tabel 1.
Tabel 1 Komposisi pembuatan biodiesel kapuk randu
Kondisi Komposisi 1 Komposisi 2
Minyak Nabati (ml) 400 425
Methanol (ml) 100 75
NaOH (gram) 2 3 4 2 3 4
Temperatur 55-60 55-60 55-60 55-60 55-60 55-60
Kecepatan aduk 5 5 5 5 5 5
Waktu (menit) 75 75 75 75 75 75
Metylester (ml) 450 470 250 485 304 250
Gliserin (ml) 50% 50%
Prosentase metylester 90% 94% 50% 97% 60% 50%
Pembuatan biodiesel kapuk randu dengan beberapa komposisi memberikan hasil
atau konversi minyak kapuk randu ke biodiesel kapuk randu yang berbeda. Kondisi
perlakuan selama pembuatan biodiesel diatur sama yakni temperatur 50oC – 55oC, level
kecepatan 5 dan waktu total 75 menit. Pengaturan temperatur menjadi perhatian serius
mengingat minyak kapuk randu lama pemanasan dan setelah kondisi panas, temperatur
sulit untuk dikontrol. Kemudian waktu pembuatan terbagi 15 menit pemanasan awal dan
60 menit proses reaksi transesterifikasi. Dan pembuatan 6 (enam) komposisi biodiesel
kapuk randu skala laboratorium ditunjukkan di tabel 1.
Pembuatan biodiesel kapuk randu dengan komposisi 425 minyak kapuk randu, 75
methanol dan 2 gram NaOH (B(425,75,2))memberikan hasil atau konversi minyak kapuk
randu ke biodiesel kapuk randu paling tinggi. Komposisi B(425,75,2) menghasilkan konversi
biodiesel kapuk randu mencapai 97%. Ukuran prosentase ini didasarkan pada volume
metylester yang dihasilkan terhadap volume total (volume campuran). Volume total
merupakan penjumlahan volume minyak kapuk randu dan volume methanol. Dan
pembuatan biodiesel kapuk randu diatur bahwa penjumlahan volume minyak kapuk randu
dan volume methanol sebesar 500 ml. Pengamatan visual lebih lanjut terhadap biodiesel
dengan komposisi B(425,75,2) menunjukkan pembentukan endapan lilin (cristal wax) lebih
tinggi dari pada B(400,100,2) saat pagi hari. Pembentukan lapisan lilin juga terjadi pada
biodiesel dengan komposisi B(400,100,3). Lapisan lilin pada biodiesel ini terbentuk pada
malam hari dan akan menghilang pada saat siang sampai sore hari. Lapisan lilin pada
8
biodiesel kapuk randu ditunjukkan di gambar 4. Adanya lapisan lilin akan kurang bagus
untuk proses pembakaran di mesin toral dan akan mengalami kesulitan saat pembakaran
awal (starting).
Pembuatan biodiesel kapuk randu dengan komposisi 400 minyak kapuk randu, 100
methanol dan 2 gram NaOH (B(400,100,2)) memberikan hasil atau konversi minyak kapuk
randu ke biodiesel kapuk randu relatif lebih rendah dan stabil. Kestabilan biodiesel
didasarkan pada kondisi fisik bahan bakar yang relatif konstan pada berbagai kondisi
cuaca. Komposisi B(400,100,2) memberikan kondisi relatif stabil dibanding dengan biodiesel
kapuk randu dengan komposisi lain. Komposisi B(400,100,2) juga menghasilkan konversi
biodiesel kapuk randu relatif tinggi yakni mencapai 90%. Dan untuk langkah kajian dan
analisa lebih lanjut, biodiesel kapuk randu dengan komposisi B(400,100,2) dibuat lebih
banyak untuk uji properties dan unjuk kerja di mesin diesel.
Rancang bangun engine test bed pada prinsipnya terdiri dari mesin diesel,
generator, transmisi daya, instalasi beban dan alat ukur. Mesin diesel menggunakan motor
diesel kubota. Motor diesel kubota merupakan unit alat pengujian utama dalam
menganalisa karakteristik motor diesel dengan bahan bakar solar dan biodiesel. Spesifikasi
motor diesel selengkapnya sebagai berikut :
Jenis mesin : Diesel Kubota
Type : RD 85 DI
Jumlah dan susunan silinder : 1 silinder horisontal
Mekanisme katup : OHV
Isi silinder : 487 cc
Klasifikasi mesin : Diesel 4 langkah
Diameter silinder : 85,90 mm
Diameter piston : 85,89mm
Perbandingan kompresi : 18 :1
Langkah piston : 84 mm
Daya indikator : 8,5 HP/2200 rpm
Daya efektif : 7,5 HP/2200 rpm
Torsi maksimum : 3,080 kgm/1800 rpm
Sistem pembakaran : Direct Injection
Jenis bahan bakar : Solar dengan kualitas baik
Jenis minyak pelumas : SAE 30
Sistem pendingin : Hopper
9
Isi air pendingin : 11 liter
Isi tangki bahan bakar : 9,5 liter
Isi minyak pelumas : 2,4 liter
Generator merupakan alat yang digunakan untuk membangkitkan tegangan dan
arus listrik sehingga akan diketahui besarnya daya yang ditimbulkan. Dari alat uji ini dapat
diketahui besarnya daya yang dikeluarkan oleh motor diesel terhadap putaran dan beban
generator yang bervariasi.
Generator yang dipakai dalam pengujian adalah Generator arus AC sinkron dengan
spesifikasi sebagai berikut :
o Pabrik : Min Dong
o Model : Generator AC sinkron 1 phase
o Type : ST-5
o Voltage : 230
o Daya : 5000 watt
o Daya Input : 8,45 Ps
o Arus max : 21,5 Ampere
o Putaran : 1500 rpm
o Frekuensi : 50 hz
o Cos : 1
o Phase : 1
Pembahasan
40,00
42,00
44,00
46,00
48,00
50,00
52,00
54,00
56,00
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600
Beban (Watt)
Frekwensi (Hezt)
B0 B5 B10 B15
Gambar 8. Hubungan beban dengan frekuensi generator pada tegangan 220 volt
10
Hubungan antara beban dengan frekuensi generator untuk berbagai komposisi
bahan bakar ditunjukkan di gambar 8. Berdasarkan gambar 8 tersebut menunjukkan bahwa
frekuensi cenderung naik dengan kenaikan beban. Grafik fungsi beban dengan frekuensi
generator di atas diambil pada tegangan tetap yaitu 220 volt. Kriteria tegangan 220 volt
tersebut didasarkan pada persyaratan dari pembebanan alat-alat listrik/elektronik yang
menggunakan tegangan 220 volt. Kenaikan pembebanan akan diikuti oleh kenaikan
frekuensi. Pada saat awal menaikkan pembebanan lampu, voltase di generator akan
menurun di bawah 220 volt. Dengan kriteria output tegangan di generator harus mencapai
220 volt, maka setting mesin diatur kembali dengan cara menaikkan konsumsi bahan
bakar dan udara bakar. Dalam praktek di lapangan, setting mesin ini dapat dilakukan
secara manual ataupun otomatis yang tujuannya untuk menstabilkan putaran mesin,
konsumsi bahan bakar dan konsumsi udara. Dengan putaran mesin dan generator
(terutama) pada putaran standar ( ±1450 rpm) maka ouput daya dengan tegangan 220 dan
frekuensi ±50 Hz akan dapat dicapai. Pembebanan lampu yang semakin bertambah akan
membutuhkan penambahan energi (daya) yang berarti pula penambahan konsumsi bahan
bakar.
Frekuensi kelistrikan di Indonesia dan frekuensi yang dipersyaratkan oleh
peralatan elektrik berkisar antara 48-52 Hz. Berdasarkan kecenderungan grafik di gambar
8, kondisi/persyaratan yang dapat memenuhi keperluan peralatan listrik di Indonesia
terjadi pada beban ±200 watt - ±1800 watt. Untuk bahan bakar B0, ouput daya mempunyai
frekuensi di antara 48 Hz - 52.06 Hz pada beban/daya di antara ± 200 watt - ±2000 wattt.
Sedangkan frekuensi idealnya (50 Hz) terjadi pada beban 1100-1600 watt. Untuk bahan
bakar B5 frekuensi tertinggi yang masih bisa digunakan terjadi pada beban ± 2000 watt
dengan frekuensi ideal (50 Hz) terjadi pada beban ±1500 watt. Selanjutnya berdasarkan
gambar 8, jenis bahan bakar biodiesel kelapa yang baik adalah B10, karena komposisi
bahan bakar ini dapat mendukung untuk pembebanan relatif besar dengan kondisi
frekuensi yang diijinkan dan voltase 220 volt. Untuk bahan bakar B15, generator
cenderung menghasilkan output daya dengan frekuensi di bawah kondisi standar.
Untuk hubungan antara beban dengan efisiensi menunjukkan bahwa bahwa
kenaikan beban akan diikuti oleh kenaikan efisiensi dan kemudian pada beban tertentu
efisiensinya menurun meskipun beban dinaikkan. Hubungan antara beban dengan efisiensi
secara visual ditunjukkan di gambar 9. Berdasarkan gambar 9 menunjukkan bahwa bahan
bakar B0 mempunyai efisien rata-rata paling baik bila dibanding dengan yang lainnya.
Efisiensi B0 akan optimum pada pembebanan 1.000 watt – 1800 watt dengan efisiensi ±
11
20 %. Ada dugaan efisiensi yang tinggi lebih banyak dipengaruhi oleh properties
(kekentalan, nilai kalor, flash point dan sebagainya) bahan bakar B0 yang lebih baik
sehingga pembakaran terjadi pada kondisi optimal. Pada beban 2200 watt terlihat bahwa
efisiensi cenderung menurun untuk bahan bakar B0. Mesin diesel yang digunakkan untuk
pengujian merupakan mesin standar dan pengaturan pengapaian standar sehingga hal ini
akan wajar jika efisiensi terbaik pada bahan bakar B0
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600
Beban (Watt)
Efisiensi (%)
B0 B5 B10 B15
Gambar.9. Hubungan beban dengan efisiensi 3 pada tegangan 220 volt
Selanjutnya berdasarkan gambar 9 untuk bahan bakar biodiesel B5 dan B10
menunjukkan bahwa efisiensi relatif mendekati efisiensi untuk bahan bakar B0 untuk
pembebanan 800 watt – 1400 watt. Efisiensi tertinggi terjadi pada beban 1200 watt.
Efisiensi rata-rata optimum terjadi pada pembebanan 1000 watt – 1400 watt dengan
efisiensi rata-rata ±19%. Pada beban di atas 1400 watt terlihat bahwa efisiensi cenderung
menurun meski beban dinaikkan.
Untuk bahan bakar B15 menunjukkan bahwa efisiensi berfluktuasi terhadap
kenaikan pembebanan dan cenderung rendah. Efisiensi tertinggi terjadi pada beban 1.000
watt – 1600 watt. Efisiensi rata-rata optimum pada pembebanan 600 watt – 1.600 watt
dengan efisiensi rata-rata ±14%. Pada beban 1.600 watt terlihat bahwa efisiensi
cenderung menurun meski beban dinaikkan.
Tabel 2 Konversi minyak biodiesel kapuk randu komposisi 1 (400,100,2)
Kondisi Komposisi 1
Minyak Nabati (ml) 400
Methanol (ml) 100
NaOH (gram) 2
Temperatur 55-60
12
Kecepatan aduk 5
Waktu (menit) 75
Metylester (ml) 450
Gliserin (ml)
Prosentase metylester 90%
Kajian dan analisa ekonomi bahan bakaar biodiesel didasarkan oleh beberapa
faktor meliputi biaya yang dibutuhkan untuk memproduksi bahan bakar biodiesel kapuk
randu, potensi konversi minyak kapuk randu ke minyak biodiesel kapuk randu dan potensi
harga di pasaran. Biaya produksi dipengaruhi oleh biaya komponen biodesel kelapa
meliputi minyak kapuk randu, methanol, katalis dan biaya energi. Berdasarkan tabel 4.4,
potensi konversi minyak biodiesel mencapai 90% untuk komposisi 400, 100, 2.
Selanjutnya potensi pasar solar/diesel industri (non subsidi) hingga sekarang mencapai Rp.
6.000.
Analisa kebutuhan dan harga
Harga minyak kapuk randu saat pembelian mencapai Rp 10.000,- per liter. Dan
untuk 0,5 lt atau 500 ml mempunyai harga Rp 5000,-. Harga NaOH saat pembelian
mencapai Rp 250.000,- per kg. Selanjutnya untuk 1 gr NaOH mempunyai harga Rp 250,-
atau 2 gr NaOH mempunyai nilai Rp 500,-. Selanjutnya harga methanol teknis mencapai
Rp 8.000,- per lt. Harga 1 ml methanol adalah Rp 8,- atau 100 ml methanol mempunyai
nilai Rp 800,-. Berdasarkan harga komponen di atas maka harga dasar 1 (satu) liter
biodiesel mencapai Rp. 10.600,- (Rp 8.000,- + Rp. 1000 ,-+ Rp 1600,- = Rp 10.600,-).
Untuk pembuatan minyak kapuk randu hasil pengepresan/pemerasan langsung,
harga dapat ditekan menjadi Rp 5.000,- atau di bawah Rp 5.000,-. Untuk harga minyak
kapuk randu Rp 5.000,- maka biaya 1 liter biodiesel hanya Rp. 6.600 (Rp 4000 + Rp. 1000
+ Rp 1600 = Rp 6.600). Biaya energi dapat diestimasi sekitar 15% - 20% biaya total atau
sekitar Rp 990,- – Rp. 1300,-. Sehingga potensi harga biodiesel kapuk randu di pasaran
dapat mencapai Rp. 7.590, - Rp 7.900,-. Untuk pengolahan biji kapuk randu dengan
peralatan yang efisien, harga minyak kapuk randu dapat ditekan di bawah Rp. 5.000,-. Ini
memungkinkan mengingat biji kapuk randu merupakan limbah di industri kapas kapuk
randu. Selanjutnya proses pemisahan minyak kapuk randu dari biji (kulit dan isinya) dapat
dilakukan dengan peralatan pres hidrolik. Pemisahan minyak kapuk randu dengan air dan
pengotor dapat diakukan dengan saringan dan pemanasan pada temperatur 100oC. Minyak
13
kapuk randu mentah dapat diperoleh dengan peralatan dan teknologi sederhana sehingga
harga dasar di pasaran seharusnya murah.
Kesimpulan
1. Minyak biodisel kapuk randu diperoleh dari minyak kapuk randu yang direaksikan
dengan methanol serta katalis NaOH yang menghasilkan methyester (biodiesel) dan
gliserin.
2. Keberhasilan proses pembutan biodisel dipengaruhi oleh putaran pengadukan,
temperatur pemanasan dan kadar katalis serta kandungan air ketika pembuatan sodium
metoksid. Temperatur raksi diatur 50oC – 55oc. Konversi biodiesel kapuk randu akan
optimum pada komposisi 80% minyak kapuk randu, 20% methanol dan 2 gram NaOH
tiap 100 ml methanol.
3. Frekwensi kerja bahan bakar biodiesel kapuk randu cenderung lebih rendah dari pada
frekwensi kerja bahan bakar solar pada kondisi beban yang sama.
4. Pengujian bahan bakar di engine test menunjukkan bahwa bahan bakar biodiesel kapuk
randu B5 (komposisi 5% biodisel kapuk randu dan 95% solar) mempunyai efisiensi
lebih dari pada B10 dan B15.
5. Uji teknis kelayakan (daya dan efisiensi) menunjukkan bahwa bahan bakar biodisel B5
(komposisi 5% bio-disel kapuk randu dan 95% solar) dan B10 (komposisi 10% biodisel
kapuk randu dan 90% solar) kapuk randu mempunyai potensi cukup besar untuk
diaplikasikan sebagai bahan bakar alternatif/pengganti solar.
Daftar Pusataka
Altin, R.; Centikaya, S.; Yucesu. S., [2002] “The Potensial of Using Vegetable Oil Fuel
for Diesel Engines”
Cloin.J, 2005,”Coconuts Oil as Biofeul in Pasific Islands- Challanges & Opportunities”,
South Pasific Geoscience Commision, hal 2 – 4.
Darmanto, S, Handayani, S.U.., dan Ireng S.A., 2006, “Analisa Sifat Fisik dan Kimia
(Properties) Minyak Biodiesel Kelapa “, Majalah Traksi vol 4, no 2 , hal 62-68,
Desember 2006, ISSN : 1693-3451.
Darmanto, S. dan Handayani, S.U.., 2006,’’ Analisa Unjuk Kerja Mesin Diesel Berbahan
Bakar Biodiesel Kelapa’’, Majalah Eksergi, Vol 3 , No. 1, Periode Januari 2007
Darmanto, S., Handayani, S.U.., Kusno, Septian dan Wisnu, 2006, “Analisa Sifat Fisik
dan Kimia Minyak Kelapa untuk Pengembangan Bahan Bakar Alternatif “, Laporan
Tugas Akhir Mahasiswa T. Mesin.
Fukuda,H., Kondo, A., dan Noda, H., 2001,’’Biodiesel Fuel Production by
Transesterification Oil’’, Journal Bioscience and Bioengineering Vo. 92 No. 5, 405-
416
Grabosky MS, dam McCormick R.L., [1999] “Combustion of Fats and Vegetable Oil
Derived Fuels in Diesel Engine” Prog. Energy Comb. Sci. Vol 24 pp.125-164.
14
Hasan, F, Shah, A.A. dan Hameed, A.,’’Industrial Aplication of Microbial
Lipases’’Microbial research Lab., Department of Biological, Quid-i-Azam
University, Islamabad Pakistan
Juniartini, A., [1996], “Pemanfaatan Asam Lemak dari Minyak Goreng Bekas Sebagai
Bahan Bakar”, Makalah lomba penelitian ilmiah mahasiswa.Kavouras, I., 2002,
“Chemical Characterization of Emissions for Vegetable Oil Processing and Their
Contribution to Aerosol Mass Using The Organis Mollecular Makers Approach”.
Krishna, C . R. and Mc Donald, R. J., [2003], “Combustion Testing of a Biodiesel Fuel
Blend”.
Murayama, T., Fujiwara, Y., Noto, T. 2002, “Evaluating Waste Vegetable Oil As a Diesel
Fuel”.
Pelly, M., 2005,’’Mike Pelly's biodiesel method’’
Singh.RK, Kumar A.Kiran,Sethi.S, 2006, “Preparation Of Karanja Oil Methil Ester”.
Reed TB, Graboski MS, Gaur S [1992], “Biodiesel from Waste Vegetable Oil”
International Pyrolysis Conference.
Stombough, T., Czarena Crofchek dan Mike Montross, 2006, “ Biodiesel FAQ”, UK
Cooperative Extention Service, Universitas of Kentucky, www.ca.uky.edu, hal 1-2.
Strawn, N. dan Norm Hinman, 1995, Biodiesel, Bio Facts, National Renewable Energy
Laboratory, US Deparment of Energy, hal 1-2.
Susanti, M.T., 2004, ‘’Bioektrasi Minyak Dari Krim Santan Kelapa Oleh R. Oligosporus,
L.Bulgarikus, Sacharomyces Cerevicie, Icsi Tubuh Kepiting Darat Dan Enzim
Bromelin, Seminar Nasional Penelitian Dosen Muda Studi Kajian Wanita Dan Social
Keagamaan Jakarta 2004
Susanti, M.T, 2003, ‘’Optimasi Produksi Minyak Kelapa Dengan Proses Fermentasi Oleh
R. Oligosporus, L Bulgaricus Dan Enzim Bromelin, Prosidingseminar Nasional
Hasil Penelitian Unggulan, Lembaga Penelitian Undip 13 Maret 2003
Susanti, M.T, 2003, Optimasi Produksi Minyak Kelapa Dengan Proses Fermentasi Oleh R.
Oligosporus, L Bulgaricus Dan Enzim Protease’’, Seminar Nasional Hasil Penelitian
Dosesn Muda Perguruan Tinggi Dikti Nasional Cisarua Bogor 19-21 September
2002
Susanti, M.T., 2000, ’’Optimasi Produksi Minyak Kelapa Dengan Proses Fermentasi
Menggunakan Ragi Tempe’’, Prosidingseminar Nasional Peran Teknologi Tepat
Guna Terhadap Pengembangan Iptek Dan SDM Dalam Rangka Menyongsong
Otonomi Daerah Unibrow-Malang, 20-21 November 2000
Soerawidjaja, T. H., 2003, Standar Tentatif Biodiesel Indonesia dan Metode-metode
Pengujiannya”, Disampaikan dalam Diskusi Forum Biodiesel Indonesia, Bandung,
11 Desember 2003.
Suhendra, L., Tranggono dan Hidayat, C., 2002, ’’Aktifitas Hidrólisis dan Esterifikasi
Lipase Ekstrak Kecambah bici Wijen (Sesamun Indium)’’, Jurusan Teknologi
Pangan dan Hasil Pertanian Fak. Tek. Pertanian UGM Yogyakarta.
Tyson, S., K, 2004, Biodiesel Handling and use Guidelines”, National Renewable Energy
Laboratory, U.S. Department of Commerce.
Windu Sediono dan Seno Darmanto, 2005, “Pemanfaatan Minyak Goreng Kelapa Sawit
Sebagai Bahan Bakar Diesel “, Penelitian SPI 2004 Undip.
Wang, 1999, “Chaohuan Studies of Thermal Polymerization of Oil With a Differential
Scanning Calori Meter”