BIO ETHANOL SEBAGAI PENGGANTI BENSIN
PENDAHULUAN
Kelangkaan bahan bakar minyak yang terjadi
belakangan ini telah memberikan dampak yang sangat
luas di berbagai sektor kehidupan. Sektor yang paling
cepat terkena dampaknya adalah sektor transportasi.
Fluktuasi suplai dan harga minyak bumi seharusnya
membuat kita sadar bahwa jumlah cadangan minyak
yang ada di bumi semakin menipis. Karena minyak
bumi adalah bahan bakar yang tidak bisa diperbarui
maka kita harus mulai memikirkan bahan
penggantinya. Sebenarnya di Indonesia terdapat
berbagai sumber energi terbarukan yang melimpah,
sepeti biodiesel dari tanaman jarak pagar, kelapa
sawit maupun kedelai. Atau methanol dan ethanol
dari biomassa, tebu, jagung, dll yang bisa
dipergunakan sebagai pengganti bensin.
Selain itu pembakaran bahan bakar fosil ini
telah
memberikan
dampak
negatif terhadap
lingkungan. Kualitas udara yang semakin menurun
akibat asap pembakaran minyak bumi, adalah salah
satu efek yang dapat kita lihat dengan jelas.
Kemudian efek gas rumah kaca yang ditimbulkan
oleh gas CO
2
hasil pembakaran minyak bumi. Seperti
kita ketahui pembakaran bahan bakar fosil yang tidak
sempurna akan menghasilkan gas CO
2
, yang lama
kelamaan akan menumpuk di atmosfer. Radiasi sinar
matahari yang dipancarkan kebumi seharusnya
dipantulkan kembali ke angkasa, namun penumpukan
CO
2
ini akan menghalangi pantulan tersebut.
Akibatnya radiasi akan kembali diserap oleh bumi
yang akhirnya meningkatkan temperatur udara di
bumi. Kedua efek tersebut hanya sebagian dari efek
negatif bahan bakar fosil yang kemudian masih
diikuti serangkaian efek negatif lain bagi manusia.
Oleh karena itu pemakaian suatu bahan bakar
terbarukan yang lebih aman bagi lingkungan adalah
suatu hal yang mutlak.
MESIN BENSIN
Ada beberapa hal yang mempengaruhi unjuk
kerja mesin bensin, antara lain besarnya perbandingan
kompresi, tingkat homogenitas campuran bahan bakar
dengan udara, angka oktan bensin sebagai bahan
bakar, tekanan udara masuk ruang bakar. Semakin
besar perbandingan udara mesin akan semakin
efisien, akan tetapi semakin besar perbandingan
kompresi akan menimbulkan knocking pada mesin
yang berpotensi menurunkan daya mesin, bahkan bisa
menimbulkan kerusakan serius pada komponen
mesin. Untuk mengatasi hal ini maka harus
dipergunakan bahan bakar yang memiliki angka oktan
tinggi. Angka oktan pada bahan bakar mesin Otto
menunjukkan
kemampuannya
menghindari
terbakarnya campuran udara bahan bakar sebelum
waktunya (self ignition) yang menimbulkan knocking
tadi. Untuk memperbaiki kualitas campuran bahan
bakar dengan udara maka aliran udara dibuat
turbulen, sehingga diharapkan tingkat homogenitas
campuran akan lebih baik.
Mesin bensin empat langkah menjalani satu
siklus tersusun atas empat tahapan/ langkah.
Langkah-langkah tersebut dapat dilihat pada gambar
berikut ini.
0 – 1 : Langkah Isap
Campuran udara bahan bakar dihisap
kedalam
silinder/ruang bakar. Piston
bergerak menuju titik mati bawah (TMB).
Katup isap terbuka dan katup buang tertutup.
1 – 2 : Langkah Kompresi
Kedua katup tertutup. Piston bergerak
menuju titik mati atas (TMA). Sesaat
sebelum piston mencapai TMA, bunga api
dari busi dipercikkan dan bahan bakar mul
fermentasi dan distilasi beberapa jenis tanaman
seperti tebu, jagung, singkong atau tanaman lain yang
kandungan karbohidatnya tinggi. Bahkan dalam
beberapa penelitian ternyata ethanol juga dapat dibuat
dari selulosa atau limbah hasil pertanian (biomassa).
Sehingga ethanol memiliki potensi cukup cerah
sebagai pengganti bensin.
OH
H
C
5
2
Bebarapa
karakteristik
bahan
bakar
yang
mempengaruhi kerja mesin bensin adalah :
•
Bilangan Oktan
Ethanol memiliki angka oktan yang lebih
tinggi daripada bensin yaitu research octane
108 dan motor octane 92. Angka oktan pada
bahan bakar mesin Otto menunjukkan
kemampuannya menghindari terbakarnya
campuran udara bahan bakar sebelum
waktunya. Jika campuran udara bahan bakar
terbakar
sebelum
waktunya
akan
menimbulkan fenomena knocking yang
berpotensi menurunkan daya mesin, bahkan
bisa menimbulkan kerusakan serius pada
komponen mesin.
•
Nilai Kalor
Nilai kalor suatu bahan bakar menunjukkan
seberapa besar energi yang terkandung
didalamnya. Nilai kalor ethanol sekitar 67%
nilai kalor bensin, hal ini karena adanya
oksigen dalam struktur ethanol. Berarti
untuk mendapatkan energi yang sama
jumlah ethanol yang diperlukan akan lebih
besar. Adanya oksigen dalam ethanol juga
mengakibatkan campuran menjadi lebih
‘miskin/lean’ jika dibandingkan dengan
bensin, sehingga campuran harus dibuat
lebih kaya untuk mendapatkan unjuk kerja
yang diinginkan.
•
Volatility
Volatility suatu bahan bakar menunjukkan
kemampuannya untuk menguap. Sifat ini
penting, kerena jika bahan bakar tidak cepat
menguap maka bahan bakar akan sulit
tercampur dengan udara pada saat terjadi
pembakaran. Zat yang sulit menguap tidak
dapat digunakan sebagai bahan bakar mesin
bensin meskipun memiliki nilai kalor yang
besar. Namun demikian bahan bakar yang
terlalu mudah menguap juga berbahaya
karena mudah terbakar.
•
Panas Laten Penguapan
Ethanol memiliki panas penguapan (heat of
vaporization) yang tinggi. Ini berarti ketika
menguap ethanol akan memerlukan panas
yang lebih besar, dimana panas ini akan
diserap dari silinder sehingga dikhawatirkan
temperaturnya puncak akan rendah. Padahal
agar pembakaran terjadi secara efisien maka
100
CO, sedangkan premium 3.66% dan pertamax 2.85.
Satu hal yang harus diteliti lagi adalah pada kondisi
tertentu bensin agak sulit bercampur dengan ethanol
karena molekul ethanol yang bersifat polar akan sulit
tercampur secara merata dengan bensin yang bersifat
non polar terutama dalam kondisi cair. Dan ethanol
juga cenderung menyerap air yang juga bersifat polar.
PENGARUH
PEMAKAIAN
ETHANOL
TERHADAP UNJUK KERJA MESIN
Mesin yang berbahan bakar alkohol secara
teoritis akan memiliki unjuk kerja yang lebih tinggi
atau minimal sama dengan yang berbahan bakar
bensin. Hal ini disebabkan karena ethanol memiliki
bilangan oktan yang lebih tinggi sehingga
memungkinkan penggunaan rasio kompresi yang
lebih tinggi pada mesin Otto. Korelasi antara efisiensi
dengan rasio kompresi berimplikasi pada fakta bahwa
bahwa mesin Otto berbahan bakar ethanol (sebagian
atau seluruhnya ) memiliki efisiensi yang lebih tinggi
dibandingkan dengan bahan bakar bensin (Yuksel
dkk, 2004), (Al-Baghdadi, 2003). Untuk rasio
campuran ethanol :bensin mencapai 60:40 tercatat
peningkatan efisiensi hingga 10% ( Yuksel dkk,
2004).
Tingkat keekonomisan suatu bahan bakar
secara langsung tergantung dari seberapa kaya
campuran udara bahan bakarnya dan hal ini
tergantung dari seberapa besar ukuran main jet pada
karburator . Ethanol memerlukan campuran yang
lebih kaya daripada bensin, tetapi karena bilangan
oktannya yang lebih tinggi maka pembakaran ethanol
lebih efisien. Untuk mengetahui secara detail tingkat
keekonomisan ethanol jika dibandingkan dengan
bensin tentunya diperlukan kajian dan penelitian
yang lebih mendalam. Dari penelitian B2TP BPPT
konsumsi bahan bakar dengan menggunakan gasohol
20% angkanya mecapai 23.25 gr/jam, sedangkan pada
premium mencapai 23 gr/jam dan pertamax 20.57
gr/jam.
MODIFIKASI MESIN
Secara umum ada beberapa modifikasi yang
harus dilakukan pada mesin berbahan bakar ethanol
atau gasohol, salah satunya adalah karburator.
Diameter main jet orifice menunjukkan seberapa
miskin atau kaya campuran yang akan masuk ruang
bakar, semakin kecil lubangnya campuran semakin
miskin. Karena ethanol memerlukan campuran yang
lebih kaya maka lubang tersebut harus diperbesar.
Selain itu mungkin akan diperlukan tambahan alat
yang memungkinkan pencampuran ehanol dengan
bensin agar lebih merata.
Untuk memperoleh keuntungan dari sifat
antiknocking yang dimiliki ethanol maka ignition
timing harus diubah. Jika pada umumnya mesin yKESIMPULAN
•
Karena ethanol memiliki angka oktan yang
lebih tinggi
daripada
bensin
maka
perbandingan kompresi yang bisa dipakai
juga lebih tinggi, dan efisiensi thermal
teoritisnya akan lebih tinggi, sehingga secara
teoritis pencampuran ethanol dengan bensin
akan meningkatkan efisiensi mesin.
•
Dari sifat fisisnya ethanol dapat terbakar
lebih sempurna, sehingga gas buang lebih
ramah lingkungan.
•
Karena mesin kendaraan pada umumnya
dirancang untuk bahan bakar bensin atau
solar maka untuk mengganti bahan bakar
diperlukan penelitian tentang ketahanan
bahan mesin terhadap bahan bakar lain
Kelangkaan bahan bakar minyak yang terjadi
belakangan ini telah memberikan dampak yang sangat
luas di berbagai sektor kehidupan. Sektor yang paling
cepat terkena dampaknya adalah sektor transportasi.
Fluktuasi suplai dan harga minyak bumi seharusnya
membuat kita sadar bahwa jumlah cadangan minyak
yang ada di bumi semakin menipis. Karena minyak
bumi adalah bahan bakar yang tidak bisa diperbarui
maka kita harus mulai memikirkan bahan
penggantinya. Sebenarnya di Indonesia terdapat
berbagai sumber energi terbarukan yang melimpah,
sepeti biodiesel dari tanaman jarak pagar, kelapa
sawit maupun kedelai. Atau methanol dan ethanol
dari biomassa, tebu, jagung, dll yang bisa
dipergunakan sebagai pengganti bensin.
Selain itu pembakaran bahan bakar fosil ini
telah
memberikan
dampak
negatif terhadap
lingkungan. Kualitas udara yang semakin menurun
akibat asap pembakaran minyak bumi, adalah salah
satu efek yang dapat kita lihat dengan jelas.
Kemudian efek gas rumah kaca yang ditimbulkan
oleh gas CO
2
hasil pembakaran minyak bumi. Seperti
kita ketahui pembakaran bahan bakar fosil yang tidak
sempurna akan menghasilkan gas CO
2
, yang lama
kelamaan akan menumpuk di atmosfer. Radiasi sinar
matahari yang dipancarkan kebumi seharusnya
dipantulkan kembali ke angkasa, namun penumpukan
CO
2
ini akan menghalangi pantulan tersebut.
Akibatnya radiasi akan kembali diserap oleh bumi
yang akhirnya meningkatkan temperatur udara di
bumi. Kedua efek tersebut hanya sebagian dari efek
negatif bahan bakar fosil yang kemudian masih
diikuti serangkaian efek negatif lain bagi manusia.
Oleh karena itu pemakaian suatu bahan bakar
terbarukan yang lebih aman bagi lingkungan adalah
suatu hal yang mutlak.
MESIN BENSIN
Ada beberapa hal yang mempengaruhi unjuk
kerja mesin bensin, antara lain besarnya perbandingan
kompresi, tingkat homogenitas campuran bahan bakar
dengan udara, angka oktan bensin sebagai bahan
bakar, tekanan udara masuk ruang bakar. Semakin
besar perbandingan udara mesin akan semakin
efisien, akan tetapi semakin besar perbandingan
kompresi akan menimbulkan knocking pada mesin
yang berpotensi menurunkan daya mesin, bahkan bisa
menimbulkan kerusakan serius pada komponen
mesin. Untuk mengatasi hal ini maka harus
dipergunakan bahan bakar yang memiliki angka oktan
tinggi. Angka oktan pada bahan bakar mesin Otto
menunjukkan
kemampuannya
menghindari
terbakarnya campuran udara bahan bakar sebelum
waktunya (self ignition) yang menimbulkan knocking
tadi. Untuk memperbaiki kualitas campuran bahan
bakar dengan udara maka aliran udara dibuat
turbulen, sehingga diharapkan tingkat homogenitas
campuran akan lebih baik.
Mesin bensin empat langkah menjalani satu
siklus tersusun atas empat tahapan/ langkah.
Langkah-langkah tersebut dapat dilihat pada gambar
berikut ini.
0 – 1 : Langkah Isap
Campuran udara bahan bakar dihisap
kedalam
silinder/ruang bakar. Piston
bergerak menuju titik mati bawah (TMB).
Katup isap terbuka dan katup buang tertutup.
1 – 2 : Langkah Kompresi
Kedua katup tertutup. Piston bergerak
menuju titik mati atas (TMA). Sesaat
sebelum piston mencapai TMA, bunga api
dari busi dipercikkan dan bahan bakar mul
fermentasi dan distilasi beberapa jenis tanaman
seperti tebu, jagung, singkong atau tanaman lain yang
kandungan karbohidatnya tinggi. Bahkan dalam
beberapa penelitian ternyata ethanol juga dapat dibuat
dari selulosa atau limbah hasil pertanian (biomassa).
Sehingga ethanol memiliki potensi cukup cerah
sebagai pengganti bensin.
OH
H
C
5
2
Bebarapa
karakteristik
bahan
bakar
yang
mempengaruhi kerja mesin bensin adalah :
•
Bilangan Oktan
Ethanol memiliki angka oktan yang lebih
tinggi daripada bensin yaitu research octane
108 dan motor octane 92. Angka oktan pada
bahan bakar mesin Otto menunjukkan
kemampuannya menghindari terbakarnya
campuran udara bahan bakar sebelum
waktunya. Jika campuran udara bahan bakar
terbakar
sebelum
waktunya
akan
menimbulkan fenomena knocking yang
berpotensi menurunkan daya mesin, bahkan
bisa menimbulkan kerusakan serius pada
komponen mesin.
•
Nilai Kalor
Nilai kalor suatu bahan bakar menunjukkan
seberapa besar energi yang terkandung
didalamnya. Nilai kalor ethanol sekitar 67%
nilai kalor bensin, hal ini karena adanya
oksigen dalam struktur ethanol. Berarti
untuk mendapatkan energi yang sama
jumlah ethanol yang diperlukan akan lebih
besar. Adanya oksigen dalam ethanol juga
mengakibatkan campuran menjadi lebih
‘miskin/lean’ jika dibandingkan dengan
bensin, sehingga campuran harus dibuat
lebih kaya untuk mendapatkan unjuk kerja
yang diinginkan.
•
Volatility
Volatility suatu bahan bakar menunjukkan
kemampuannya untuk menguap. Sifat ini
penting, kerena jika bahan bakar tidak cepat
menguap maka bahan bakar akan sulit
tercampur dengan udara pada saat terjadi
pembakaran. Zat yang sulit menguap tidak
dapat digunakan sebagai bahan bakar mesin
bensin meskipun memiliki nilai kalor yang
besar. Namun demikian bahan bakar yang
terlalu mudah menguap juga berbahaya
karena mudah terbakar.
•
Panas Laten Penguapan
Ethanol memiliki panas penguapan (heat of
vaporization) yang tinggi. Ini berarti ketika
menguap ethanol akan memerlukan panas
yang lebih besar, dimana panas ini akan
diserap dari silinder sehingga dikhawatirkan
temperaturnya puncak akan rendah. Padahal
agar pembakaran terjadi secara efisien maka
100
CO, sedangkan premium 3.66% dan pertamax 2.85.
Satu hal yang harus diteliti lagi adalah pada kondisi
tertentu bensin agak sulit bercampur dengan ethanol
karena molekul ethanol yang bersifat polar akan sulit
tercampur secara merata dengan bensin yang bersifat
non polar terutama dalam kondisi cair. Dan ethanol
juga cenderung menyerap air yang juga bersifat polar.
PENGARUH
PEMAKAIAN
ETHANOL
TERHADAP UNJUK KERJA MESIN
Mesin yang berbahan bakar alkohol secara
teoritis akan memiliki unjuk kerja yang lebih tinggi
atau minimal sama dengan yang berbahan bakar
bensin. Hal ini disebabkan karena ethanol memiliki
bilangan oktan yang lebih tinggi sehingga
memungkinkan penggunaan rasio kompresi yang
lebih tinggi pada mesin Otto. Korelasi antara efisiensi
dengan rasio kompresi berimplikasi pada fakta bahwa
bahwa mesin Otto berbahan bakar ethanol (sebagian
atau seluruhnya ) memiliki efisiensi yang lebih tinggi
dibandingkan dengan bahan bakar bensin (Yuksel
dkk, 2004), (Al-Baghdadi, 2003). Untuk rasio
campuran ethanol :bensin mencapai 60:40 tercatat
peningkatan efisiensi hingga 10% ( Yuksel dkk,
2004).
Tingkat keekonomisan suatu bahan bakar
secara langsung tergantung dari seberapa kaya
campuran udara bahan bakarnya dan hal ini
tergantung dari seberapa besar ukuran main jet pada
karburator . Ethanol memerlukan campuran yang
lebih kaya daripada bensin, tetapi karena bilangan
oktannya yang lebih tinggi maka pembakaran ethanol
lebih efisien. Untuk mengetahui secara detail tingkat
keekonomisan ethanol jika dibandingkan dengan
bensin tentunya diperlukan kajian dan penelitian
yang lebih mendalam. Dari penelitian B2TP BPPT
konsumsi bahan bakar dengan menggunakan gasohol
20% angkanya mecapai 23.25 gr/jam, sedangkan pada
premium mencapai 23 gr/jam dan pertamax 20.57
gr/jam.
MODIFIKASI MESIN
Secara umum ada beberapa modifikasi yang
harus dilakukan pada mesin berbahan bakar ethanol
atau gasohol, salah satunya adalah karburator.
Diameter main jet orifice menunjukkan seberapa
miskin atau kaya campuran yang akan masuk ruang
bakar, semakin kecil lubangnya campuran semakin
miskin. Karena ethanol memerlukan campuran yang
lebih kaya maka lubang tersebut harus diperbesar.
Selain itu mungkin akan diperlukan tambahan alat
yang memungkinkan pencampuran ehanol dengan
bensin agar lebih merata.
Untuk memperoleh keuntungan dari sifat
antiknocking yang dimiliki ethanol maka ignition
timing harus diubah. Jika pada umumnya mesin yKESIMPULAN
•
Karena ethanol memiliki angka oktan yang
lebih tinggi
daripada
bensin
maka
perbandingan kompresi yang bisa dipakai
juga lebih tinggi, dan efisiensi thermal
teoritisnya akan lebih tinggi, sehingga secara
teoritis pencampuran ethanol dengan bensin
akan meningkatkan efisiensi mesin.
•
Dari sifat fisisnya ethanol dapat terbakar
lebih sempurna, sehingga gas buang lebih
ramah lingkungan.
•
Karena mesin kendaraan pada umumnya
dirancang untuk bahan bakar bensin atau
solar maka untuk mengganti bahan bakar
diperlukan penelitian tentang ketahanan
bahan mesin terhadap bahan bakar lain
Tidak ada komentar:
Posting Komentar