Materi Bahan Teknik

Bahan Bakar Kendaraan

Bahan bakar merupakan bahan yang apabila dibakar dapat meneruskan proses pembakaran
dengan sendirinya, disertai pengeluaran kalor. Bahan bakar dapat terbakar dengan sendirinya karena: kalor dari sumber kalor < kalor yang dihasilkan dari proses pembakaran (wulan,2010)
Bahan bakar adalah material dengan suatu jenis energi yang bisa diubah menjadi energi berguna lainnya. Contoh yang umum adalah energi potensial yang dirubah menjadi energi kinetis. (wikipedia,2010)

Bahan bakar adalah setiap bahan yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi untuk menghasilkan kerja mekanik secara terkendali. Dengan kata lain, ini adalah zat yang menghasilkan energi, terutama panas yang dapat digunakan
Ditinjau dari sudut teknis dan ekonomis, bahan bakar diartikan sebagai bahan yang apabila dibakar dapat meneruskan proses pembakaran tersebut dengan sendirinya, disertai dengan pengeluaran kalor.

Bahan bakar terdiri dari beberapa jenis,yaitu :

1. Berdasarkan bentuknya :

a. Bahan bakar padat.

Bahan bakar padat adalah bahan bakar yang sifat keras, atau strukturnya sangat rapat. Contoh bahan bakar padat adalah batubara, arang, kayu. Bahan bakar padat yang biasa dipakai dalam industri dan transportasi adalah batubara.

b. Bahan bakar cair

Bahan bakar cair adalah bahan bakar yang strukturnya tidak rapat, jika dibandingkan dengan bahan bakar padat molekulnya dapat bergerak bebas. Bensin/gasolin/premium, minyak solar, minyak tanah adalah contoh bahan bakar cair. Bahan bakar cair yang biasa dipakai dalam industri, transportasi maupun rumah tangga adalah fraksi minyak bumi.

c. Bahan bakar gas

d. Bahan bakar gas adalah bahan bakar yang strukturnya molekulnya dapat bergerak bebas. Berikut ini adalah yang termasuk bahan bakar gas :
Asetilin, Gas Alam, Gas Metan Dll.

2. Berdasarkan proses terbentuknya :

a. Bahan bakar alamiah

Bahan bakar alamiah ialah bahan bakar yang berasal dari alam. Contoh bahan bakar padat alamiah antara lain : antrasit, batubara bitumen, lignit, kayu api, sisa tumbuhan. Sedangkan bahan bakar gas alamiah misalnya: gas alam dan gas petroleum.

b. Bahan bakar non-alamiah

Bahan bakar non-alamiah ialah bahan bakar yang tidak berasal dari alam atau buatan manusia. Contoh dari bahan bakar padat non-alamiah antara lain: kokas, semi-kokas, arang, briket, bris, serta bahan bakar nuklir. Sedangkan bahan bakar cair non-alamiah antara lain: bensin atau gasolin, kerosin atau ‑­
minyak tanah, minyak solar, minyak residu, dan juga bahan bakar padat yang diproses menjadi bahan bakar cair seperti minyak resin dan bahan bakar sintetis. Untuk bahan bakar gas non-alamiah misalnya gas rengkah (atau cracking gas) dan “producer gas”.

Sebelum membahan tentang bahan bakar cair ada beberapa Teknologi untuk menghasilkan bahan bakar:

1. Destilasi kering/pirolisis

Distilasi kering adalah suatu metoda pemisahan zat-zat kimia. Dalam proses distilasi kering, bahan padat dipanaskan sehingga menghasilkan produk-produk berupa cairan atau gas (yang dapat berkondensasi menjadi padatan). Produk-produk tersebut disaring, dan pada saat yang bersamaan mereka berkondensasi dan dikumpulkan. Distilasi kering biasanya membutuhkan suhu yang lebih tinggi dibanding distilasi biasa. Metode ini dapat digunakan untuk memperoleh bahan bakar cair dari batubara dan kayu. Selain itu, distilasi kering juga digunakan untuk memecah garam-garam mineral. Misalnya pemecahan sulfat melalui termolisis, menghasilkan gas sulfur dioksida dan sulfur trioksida yang dapat dilarutkan dalam air membentuk asam sulfat. Pada awalnya, ini adalah cara yang umum untuk memproduksi asam sulfat.

2. Gelatinasi,
Proses pemasakan pati di dengan melunakkan dan memecah sel. Dalam proses gelatinasi, bahan baku ubi kayu, ubi jalar, atau jagung dihancurkan dan dicampur air sehingga menjadi bubur, yang diperkirakan mengandung pati 27-30%. Kemudian bubur pati tersebut dimasak atau dipanaskan selama 2 jam sehingga berbentuk gel. Proses gelatinasi tersebut dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu:

a. Bubur pati dipanaskan sampai 130 oC selama 30 menit, kemudian didinginkan sampai mencapai temperature 95 oC yang diperkirakan memerlukan waktu sekitar ¼ jam. Temperatur 95 oC tersebut dipertahankan selama sekitar 1 ¼ jam, sehingga total waktu yang dibutuhkan mencapai 2 jam.

b. Bubur pati ditambah enzyme termamyl dipanaskan langsung sampai mencapai temperatur 130 oC selama 2 jam.

Gelatinasi cara pertama, yaitu cara pemanasan bertahap mempunyai keuntungan, yaitu pada suhu 95 oC aktifitas termamyl merupakan yang paling tinggi, sehingga mengakibatkan yeast atau ragi cepat aktif. Pemanasan dengan suhu tinggi (130 oC) pada cara pertama ini dimaksudkan untuk memecah granula pati, sehingga lebih mudah terjadi kontak dengan air enzyme. Perlakuan pada suhu tinggi tersebut juga ‑­
dapat berfungsi untuk sterilisasi bahan, sehingga bahan tersebut tidak mudah terkontaminasi. Gelatinasi cara kedua, yaitu cara pemanasan langsung (gelatinasi dengan enzyme termamyl) pada temperature 130 oC menghasilkan hasil yang kurang baik, karena mengurangi aktifitas yeast. Hal tersebut disebabkan gelatinasi dengan enzyme pada suhu 130 oC akan terbentuk tri-phenyl-furane yang mempunyai sifat racun terhadap yeast. Gelatinasi pada suhu tinggi tersebut juga akan berpengaruh terhadap penurunan aktifitas termamyl, karena aktifitas termamyl akan semakin menurun setelah melewati suhu 95 oC. Selain itu, tingginya temperature tersebut juga akan mengakibatkan half life dari termamyl semakin pendek, sebagai contoh pada temperature 93 oC, half life dari termamyl adalah 1500 menit, sedangkan pada temperature 107 oC, half life termamyl tersebut adalah 40 menit (Wasito, 1981). Hasil gelatinasi dari ke dua cara tersebut didinginkan sampai mencapai 55 oC, kemudian ditambah SAN untuk proses sakharifikasi dan selanjutnya difermentasikan dengan menggunakan yeast (ragi) Saccharomyzes ceraviseze.

3. sakharifikasi,
Proses penguraian polisarida menjadi gula-gula sederhana seperti glukosa, fruktosa dan galaktosa (Stanbury et al., 1995). Semua proses untuk memproduksi sesuatu menggunakan kultur mikrobia di sebut fermentasi. Sebagian besar fungi merupakan organisme yang dianggap lebih kuat dalam menghasilkan enzim ekstra seluler, termasuk selulase (Gianfreda dan Rao, 2004 yang disitasi oleh Ali Mursyid, 2009). Proses sakarifikasi memerlukan suhu proses berkisar pada 55oC hingga 58oC selama 48 hingga 96 jam. Enzim yang dipergunakan pada proses sakarifikasi adalah enzim amiloglukosidase (1,4 glucan glucohydrolase, EC. 3. 2. 1. 3). Enzim amiloglukosidase mengkatalis pemotongan gugusan glukosa dari ujung non reduksi dari polimer pati ‑­
menghasilkan glukosa. Enzim amiloglusidase dapat menghidrolisa ikatan α-1,6 glukosida namun kecepatan reaksinya lambat.

4. Fermentasi.
Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal.

5. Gasifikasi
Suatu proses perubahan bahan bakar padat secara termo kimia menjadi gas, dimana udara yang diperlukan lebih rendah dari udara yang digunakan untuk proses pembakaran. Selama proses gasifikasi reaksi kimia utama yang terjadi adalah endotermis (diperlukan panas dari luar selama proses berlangsung). Media yang paling umum digunakan pada proses gasifikasi ialah udara dan uap. Produk yang dihasilkan dapat dikategorikan menjadi tiga bagian utama, yaitu padatan, cairan (termasuk gas yang dapat dikondensasikan) dan gas permanen. Media yang paling umum digunakan dalam proses gasifikasi adalah udara dan uap. Gas yang dihasilkan dari gasifikasi dengan menggunakan udara mempunyai nilai kalor yang lebih rendah tetapi disisi lain proses operasi menjadi lebih sederhana.

Beberapa keunggulan dari teknologi gasifikasi yaitu :

a. Mampu menghasilkan produk gas yang konsisten yang dapat digunakan sebagai pembangkit listrik.

b. Mampu memproses beragam input bahan bakar termasuk batu bara, minyak berat, biomassa, berbagai macam sampah kota dan lain sebagainya.

c. Mampu mengubah sampah yang bernilai rendah menjadi produk yang bernilai lebih tinggi.

d. Mampu mengurangi jumlah sampah padat.

e. Gas yang dihasilkan tidak mengandung furan dan dioxin yang berbahaya.

f. Coal water fuel

Coal Water Fuel (CWF) merupakan bahan bakar campuran antara batubara dan air yang dengan bantuan aditif membentuk suspensi kental yang homogen serta stabil selama penyimpanan, pengangkutan dan pembakaran. Percobaan pembakaran CWF sebagai bahan bakar bertujuan untuk mencari kondisi optimal dan efisien dalam pembakaran, yang selanjutnya dengan menggunakan alat penukar panas, uap panas basah dapat diubah menjadi uap panas kering yang digunakan sebagai pengering di industri tekstil. Metodologi meliputi: menyiapkan dan membuat CWF dari bahan baku batu bara bituminous; modifikasi burner dan tungku pembakaran; evaluasi dan pengamatan kinerja sistem pembakaran CWF dengan menggunakan boiler dan heat exchanger dalam pengeringan bahan tekstil

g. Likuifaksi
Proses likuifikasi merupakan proses di mana pati dirubah menjadi glukosa, maltosa dan matotriosa dan oligosakarida. Proses likuifikasi memerlukan suhu yang tinggi sehingga enzim yang dipergunakan harus mempunyai kemampuan bekerja pada suhu yang tinggi. Enzim yang biasanya digunakan pada proses likuifikasi adalah enzim α-amilase. Karakterisitik enzim α-amilase antara lain memecah pati dari dalam molekul, menghidrolisa ikatan α-1,4 glukosida pada pati yang telah tergelatinisasi. Hidrolisa amilosa akan menghasilkan dekstrin sedangkan hidrolisa amilopektin menghasilkan oligodakarida dengan jumlah monomer dua hingga enam.(ditulis oleh: Intan RP, 2010)

Dari uraian tentang macam-macam bahan bakar dan proses terbentuknya maka tugas bahan teknik ini mengurai tentang bahan bakar cair yang di gunakan dalam dunia otomotif.

Minyak bumi adalah campuran berbagai hidrokarbon yang termasuk dalam kelompok senyawa: parafin, naphtena, olefin, dan aromatik. Kelompok senyawa ini berbeda dari yang lain dalam kandungan hidrogennya. Minyak mentah, jika disuling akan menghasilkan beberapa macam fraksi, seperti: bensin atau premium, kerosen atau minyak tanah, minyak solar, minyak bakar, dan lain-lain. Setiap minyak petroleum mentah mengandung keempat kelompok senyawa tersebut, tetapi perbandingannya berbeda.

Perbedaan minyak mentah yang utama ialah:

a. minyak aspaltik, yang terdiri sebagian besar naphtena dan aromatik,

b. minyak prafin, sebagian besar berupa parafin (lilin).

Dibawah ini diantaranya adalah bahan bakar cair :

a. Bensin atau Gasolin atau Premium

Gasolin dibuat menurut kebutuhan mesin, seperti avgas (aviation gasoline), premium dan gasolin biasa, terdiri dari C‑­4 sampai C12. Sifat yang terpenting pada gasolin adalah “angka oktana”. Angka oktana adalah angka yang menyatakan besarnya kadar isooktana dalam campurannya dengan normal heptana. Isooktana mempunyai angka oktana = 100, sedang ‑­
normal heptana mempunyai angka oktana = 0. Makin tinggi angka oktana gasolin semakin baik unjuk kerjanya.

b. Kerosen

Termasuk kerosen adalah:

- Bahan bakar turbin gas pada pesawat terbang.

- Minyak bakar, biasa dipakai untuk dapur rumah tangga, bahan bakar kapal laut, dan penerangan lampu kereta api di masa lalu.
Mutu kerosen tergantung pada sifatnya dalam uji lampu (lamp test) dan uji bakar, seperti timbulnya asap dan kabut putih. Asap disebabkan oleh hidrokarbon aromatik sedang kabut putih oleh disulfida.

c. Bahan Bakar Diesel

Bahan bakar diesel atau minyak diesel dipakai untuk mengoperasikan mesin diesel atau “compression ignition engine”. Mutunya ditentukan oleh angka cetana. Makin tinggi angka cetana, makin tinggi unjuk kerja yang diberikan oleh bahan bakar diesel. Angka cetana adalah besarnya kadar volume cetana dalam campurannya dengan metilnaphtalen. Cetan murni mempunyai angka cetana = 100, sedang aromatik mempunyai angka cetana = 0. Unjuk kerja adalah persentase rata-rata daya yang dapat diperoleh dari mesin dengan bahan bakar tertentu dibandingkan dengan daya yang diperoleh dari bahan bakar yang mempunyai angka cetana = 100.

d. Minyak Residu

Minyak residu biasa digunakan pada ketel uap, baik yang stasioner maupun yang bergerak. Dalam hal instalasinya, pemakaian minyak residu dalam ketel uap akan lebih murah dibanding batubara. Disamping itu, pemakaian minyak residu tidak menimbulkan masalah abu. Akan tetapi pada ketel uap tekanan tinggi dan suhu tinggi dapat menimbulkan korosi dan kerusakan pada “superheater tube”. Pemakaian minyak residu kecuali dalam ketel uap antara lain:
Tanur dalam industri baja, tanur tinggi dalam industri semen dan industri lain yang mempunyai kaitan dengan semen, serta berbagai dapur dalam industri petroleum dan industri kimia.

‑­Mesin diesel, kecuali pada mesin diesel kecepatan tinggi seperti pada truk dan lokomotif, pada mesin diesel kapal serta mesin diesel berkecepatan rendah untuk pembangkit tenaga listrik.

Biodiesel dari Minyak nabati, seperti minyak kelapa sawit dan jarak pagar. Digunakan untuk pengganti solar. Biodiesel merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran mono-alkyl ester dari rantai panjang asam lemak, yang dipakai sebagai alternatif bagi bahan bakar dari mesin diesel dan terbuat dari sumber terbaharui seperti minyak sayur atau lemak hewan. Sebuah proses dari transesterifikasi lipid digunakan untuk mengubah minyak dasar menjadi ester yang diinginkan dan membuang asam lemak bebas. Setelah melewati proses ini, tidak seperti minyak sayur langsung, biodiesel memiliki sifat pembakaran yang mirip dengan diesel (solar) dari minyak bumi, dan dapat menggantikannya dalam banyak kasus. Namun, dia lebih sering digunakan sebagai penambah untuk diesel petroleum, meningkatkan bahan bakar diesel petrol murni ultra rendah belerang yang rendah pelumas.

e. Bioetanol

Bioetanol dari tanaman yang mengandung pati / gula, seperti sagu, singkong, tebu dan sogum. Digunakan untuk pengganti bensin. Bioetanol (C2H5OH) adalah cairan biokimia dari proses fermentasi gula dari sumber karbohidrat menggunakan bantuan mikroorganisme

f. Biooil

Biooil dari minyak nabati (straight vagetable oil) dan Biomass melalui proses pirolisa. Digunakan untuk pengganti minyak tanah.

g. Biogas

Biogas dari limbah cair dan limbah kotoran ternak. Digunakan untuk pengganti minyak tanah. Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau fermentasi dari bahan-bahan organik termasuk diantaranya; kotoran manusia dan hewan, limbah domestik (rumah tangga), sampah biodegradable atau setiap limbah organik yang biodegradable dalam kondisi anaerobik. Kandungan utama dalam biogas adalah metana dan karbon dioksida. Biogas dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan maupun untuk menghasilkan listrik.

Menurut karas teristik bahan bakar cair/ ciri-ciri bahan bakar cair:

a. Bensin (gasolin)

Pengertian : Campuran cairan yang berasal dari minyak bumi

Penyusunnya : Hidrokarbon

Warna : Kuning bening (cairan)

Berat jenis : 0,71 – 0,77 (719,7 kg/m3)

b. Kerosin (minyak tanah)

Pengertian : Keros Yunani: lilin, di Swiss sebagai minyak tanah

Jarak lebur : -61 oC – (-26 oC)

Suhu pengapian : 220 oC

Suhu pembakaran : 600 oC

c. Diesel
Pengertian : Produk akhir yang digunakan sebagai bahan bakar

Nama lain : Solar

Diciptakan oleh : Rudolf Diesel

Digunakan untuk : mesin diesel

Berdasarkan definisi yang dikeluarkan oleh BPHMIGAS, maka pengertian bahan bakar premium adalah:

1. Avgas ( Aviation Gasoline)

Bahan Bakar Minyak ini merupakan BBM jenis khusus yang dihasilkan dari fraksi minyak bumi. Avgas didisain untuk bahan bakar pesawat udara dengan tipe mesin sistem pembakaran dalam (internal combution), mesin piston dengan sistem pengapian. Performa BBM ini ditentukan dengan nilai octane number antara nilai dibawah 100 dan juga diatas nilai 100 . Nilai octane jenis Avgas yang beredar di Indonesia memiliki nilai 100/130.

2. Avtur (Aviation Turbine)

Bahan Bakar Minyak ini merupakan BBM jenis khusus yang dihasilkan dari fraksi minyak bumi. Avtur didisain untuk bahan bakar pesawat udara dengan tipe mesin turbin (external combution). performa atau nilai mutu jenis bahan bakar avtur ditentukan oleh karakteristik kemurnian bahan bakar, model pembakaran turbin dan daya tahan struktur pada suhu yang rendah.

3. Bensin

Jenis Bahan Bakar Minyak Bensin merupakan nama umum untuk beberapa jenis BBM yang diperuntukkan untuk mesin dengan pembakaran dengan pengapian. Di Indonesia terdapat beberapa jenis bahan bakar jenis bensin yang memiliki nilai mutu pembakaran berbeda. Nilai mutu jenis BBM bensin ini dihitung berdasarkan nilai RON (Randon Otcane Number). Berdasarkan RON tersebut maka BBM bensin dibedakan menjadi 3 jenis yaitu:

- Premium (RON 88) : Premium adalah bahan bakar minyak jenis distilat berwarna kekuningan yang jernih. Warna kuning tersebut akibat adanya zat pewarna tambahan (dye). Penggunaan premium pada umumnya adalah untuk bahan bakar kendaraan bermotor bermesin bensin, seperti : mobil, sepeda motor, motor tempel dan lain-lain. Bahan bakar ini sering juga disebut motor gasoline atau petrol.

Pertamax (RON 92) : ditujukan untuk kendaraan yang mempersyaratkan penggunaan bahan bakar beroktan tinggi dan tanpa timbal (unleaded). Pertamax juga direkomendasikan untuk kendaraan yang diproduksi diatas tahun 1990 terutama yang telah menggunakan teknologi setara dengan electronic fuel injection dan catalytic converters

- Pertamax Plus (RON 95) : Jenis BBM ini telah memenuhi standar performance International World Wide Fuel Charter (WWFC). Ditujukan untuk kendaraan yang berteknologi mutakhir yang mempersyaratkan penggunaan bahan bakar beroktan tinggi dan ramah lingkungan. Pertamax Plus sangat direkomendasikan untuk kendaraan yang memiliki kompresi ratio > 10,5 dan juga yang menggunakan teknologiElectronic Fuel Injection (EFI), Variable Valve Timing Intelligent (VVTI), (VTI),Turbochargers dan catalytic converters.

4. Minyak Tanah (Kerosene)

Minyak tanah atau kerosene merupakan bagian dari minyak mentah yang memiliki titik didih antara 150 °C dan 300 °C dan tidak berwarna. Digunakan selama bertahun-tahun sebagai alat bantu penerangan, memasak, water heating, dll. Umumnya merupakan pemakaian domestik (rumahan), usaha kecil.

5. Minyak Solar (HSD)

High Speed Diesel (HSD) merupakan BBM jenis solar yang memiliki angka performa cetane number 45, jenis BBM ini umumnya digunakan untuk mesin trasportasi mesin diesel yang umum dipakai dengan sistem injeksi pompa mekanik (injection pump) dan electronic injection, jenis BBM ini diperuntukkan untuk jenis kendaraan bermotor trasportasi dan mesin industri.

6. Minyak Diesel (MDF)

Minyak Diesel adalah hasil penyulingan minyak yang berwarna hitam yang berbentuk cair pada temperatur rendah. Biasanya memiliki kandungan sulfur yang rendah dan dapat diterima oleh Medium Speed Diesel Engine di sektor industri. Oleh karena itulah, diesel oil disebut juga Industrial Diesel Oil (IDO) atau Marine Diesel Fuel (MDF).

7. Minyak Bakar (MFO)

Minyak Bakar bukan merupakan produk hasil destilasi tetapi hasil dari jenis residu yang berwarna hitam. Minyak jenis ini memiliki tingkat kekentalan yang tinggi dibandingkan minyak diesel. Pemakaian BBM jenis ini umumnya untuk pembakaran langsung pada industri besar dan digunakan sebagai bahan bakar untuk steam power station dan beberapa penggunaan yang dari segi ekonomi lebih murah dengan penggunaan minyak bakar. Minyak Bakar tidak jauh berbeda dengan Marine Fuel Oil (MFO)

8. Biodiesel
Jenis Bahan Bakar ini merupakan alternatif bagi bahan bakar diesel berdasar-petroleum dan terbuat dari sumber terbaharui seperti minyak nebati atau hewan. Secara kimia, ia merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran mono-alkyl ester dari rantai panjang asam lemak. Jenis Produk yang dipasarkan saat ini merupakan produk biodiesel dengan campuran 95 persen diesel petrolium dan mengandung 5 persenCPO yang telah dibentuk menjadi Fatty Acid Methyl Ester (FAME)

9. Pertamina Dex

Adalah bahan bakar mesin diesel modern yang telah memenuhi dan mencapai standar emisi gas buang EURO 2, memiliki angka performa tinggi dengan cetane number 53 keatas, memiliki kualitas tinggi dengan kandungan sulfur di bawah 300 ppm, jenis BBM ini direkomendasikan untuk mesin diesel teknologi injeksi terbaru (Diesel Common Rail System), sehingga pemakaian bahan bakarnya lebih irit dan ekonomis serta menghasilkan tenaga yang lebih besar.