TEUKU AZUAR RIZAL Primary Author mixed material bibliography Banda Aceh Program Doktor Ilmu Teknik (S3) 2022 id Indonesia

Dissertation

Ketersediaan bahan bakar minyak mentah alam yang telah menjadi energi utama penggerak dunia modern terus mengalami perlambatan dan semakin memperlihatkan kecenderungan pengurangan produksi dalam dekade terakhir. Sumur-sumur minyak dan gas semakin jarang ditemukan. Hal ini menjadikan biodiesel semakin didorong untuk menjadi salah satu alternatif pemenuhan energi di masa depan, mengiringi perkembangan riset di bidang energi angin, matahari, panas bumi, dan gelombang laut. Di antara sekian banyak bahan baku yang pernah diteliti, maka dengan potensi volume produksi yang mencapai dua ton per hektar per tahun menempatkan biji kepayang sebagai salah satu alternatif potensi bahan baku biodiesel lokal yang sangat menjanjikan. Di samping itu, limbah padat cangkang kelapa sawit juga merupakan problematik tersendiri dalam hal pengelolaannya. Bahan ini mudah ditemukan di berbagai penjuru negeri juga sangat mendukung ketersediaan bahan baku untuk kebutuhan produksi katalis. Oleh karena itu, penelitian ini kemudian mencoba meneliti aspek-aspek dalam Produksi Biodiesel dari Minyak Kepayang Menggunakan Katalis Heterogen K2O/Cangkang Sawit dan Uji Kinerja pada Mesin Diesel. Penelitian ini secara khusus terdiri dari tiga tujuan utama yaitu, meneliti efek penggunaan katalis heterogen K2O/PKS-AC terhadap yield dan karakteristik Biodiesel, kemudian menguji kinerja mesin menggunakan bahan bakar biodiesel, diesel konvensional dan campurannya serta yang terakhir melakukan simulasi kinerja mesin menggunakan bahan bakar biodiesel. Dalam aspek produksi dilakukan juga pengembangan katalis untuk pembuatan biodiesel minyak kepayang sekaligus memahami karakteristik dari katalis K2O/PKS-AC dan mempelajari kemampuan katalis dalam produksi biodiesel dari minyak kepayang. Dalam sub penelitian ini digunakan katalis kalium oksida yang ditanamkan ke dalam arang inti hasil pirolisis karbon cangkang sawit, K2O/PKS-AC, sebagai katalis heterogen untuk produksi biodiesel dari Pangium Edule Oil (PEO). Katalis dipreparasi dengan metode impregnasi basah dengan melarutkan K2CO3. Selama reaksi transesterifikasi, massa impregnasi dan waktu reaksi adalah parameter yang paling kritis dan sangat memengaruhi yield biodiesel. Kondisi reaksi optimal untuk transesterifikasi dicapai pada saat katalis K2O/PKS-AC yang diberi 20% massa impregnasi, 5% w/w massa katalis, 9:1 rasio metanol terhadap minyak, suhu reaksi 65 oC dengan waktu reaksi 1,5 jam. Pada kondisi ini, reaksi dapat menghasilkan hasil 96,647% yield. Meneriknya, katalis K2O/PKS-AC dapat mempertahankan aktivitas katalistik yang baik bahkan setelah digunakan empat kali penggunaan (reusabilitas) dengan yield di atas 90% yang menyiratkan potensi penghematan katalis dan biaya produksi biodiesel dapat ditekan melalui penggunaan katalis padat. Penggunaan katalis K2O/PKS-AC juga mampu mengurangi penggunaan alkohol yang rasio yang relatif lebih rendah. Biodiesel yang dihasilkan telah dikarakterisasi, dan menampakkan hasil sifat fisikokimia sesuai dengan SNI 7182-2015. Oleh karena katalis K2O/PKS-AC menunjukkan aktivitas katalistik yang tinggi, ramah lingkungan, dan ekonomis, maka katalis jenis ini dapat dipromosikan sebagai katalis potensial untuk produksi biodiesel pada skala industri. Dalam penelitian ini juga telah dilakukan karakterisasi terhadap katalis padat yang dihasilkan, yakni melalui uji X-Ray Diffraction (XRD). Hasil analisis XRD menunjukkan beberapa fase kristalin terbentuk dan senyawa K2O diketahui terletak pada rentang 2θ 23,16o sampai 49,69o. Hasil analisis Scanning Electron Microscopy (SEM) memperlihatkan bahwa partikel katalis memiliki bentuk tidak beraturan dengan K2O memenuhi pori karbon dan hasil ini dikonfirmasi melalui Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy EDX dan ditemukan K2O sebanyak 8,56% pada sampel katalis yang dikarakterisasi. Gas Chromatography Mass Spectrometry (GC-MS) digunakan untuk meneliti kandungan utama dari sampel bahan baku biodiesel. Biodiesel dari reaksi transesterifikasi kemudian dianalisis dan ditemukan secara umum nilai viskositas kinematikanya adalah 4,4 – 5,1 mm2/s (cSt), densitas 851-888 kg/m3, bilangan setana, atau cetane number (CN) sebesar 63,8, dan nilai kalor sebesar 39.449 MJ/Kg. Hasil produksi biodiesel ini kemudian diuji pada mesin diesel dan berhasil bekerja dengan cukup memuaskan baik pada pengujian di generator tenaga listrik berkecepatan tinggi dan juga pada mesin diesel serbaguna. Campuran biodiesel B30 mendominasi sebagian besar parameter dalam analisis kinerja pada generator listrik. Campuran B30 menghasilkan tenaga mesin tertinggi sebesar 0,845 kW pada beban rendah dan mendominasi pada beban yang lebih tinggi dengan konsumsi bahan bakar minimum 1,33 kg/jam, BSFC terendah 0,243 kg/kWh, dan nilai BTE kedua sebesar 21,16%. Namun untuk pengujian pada mesin diesel serbaguna, B20 masih mendominasi hasil, hal ini disebabkan karena mesin diesel tipe ini memiliki putaran yang kurang dari 3000 rpm. Pada bagian ketiga dari penelitian ini, yaitu simulasi menggunakan Diesel RK, hasil perbandingan kinerja pada mesin secara eksperimental dan hasil secara stimulatif memperlihatkan kinerja yang hampir serupa, dan berada pada rentang hasil yang mendekati nilai pada eksperimental. Tentu hal ini mengkonfirmasi dan memberikan peluang untuk bagi peneliti untuk menggunakan pendekatan simulasi sebelum melakukan pendekatan eksperimental yang relatif lebih mahal, dengan catatan parameter mesin dan bahan bakar yang digunakan haruslah mendekati nilai sebenarnya sesuai hasil pengukuran dan uji laboratorium. Sehingga,. secara keseluruhan dapat dikatakan bahwa penelitian ini telah memaparkan hasil yang kompetitif di antara variasi campuran biodiesel biji kepayang dan hasilnya dapat bersaing dengan bahan bakar biodiesel dengan basis campuran minyak kelapa sawit yang saat ini justru lebih dominan dimanfaatkan untuk kebutuhan pangan. Fakta ini dapat mendorong peluang baru untuk meningkatkan dan meningkatkan campuran biodiesel-diesel dari bahan baku alternatif non sawit karena lebih banyak biodiesel yang akan diproduksi berarti lebih banyak bahan baku energi yang dibutuhkan, dan tentu saja lebih disukai dari sumber bahan baku yang ramah lingkungan dan yang berkelanjutan. Eksperimen itu sendiri menggunakan mesin yang tidak sepenuhnya dikembangkan untuk kandungan biodiesel yang lebih tinggi. Dengan demikian, eksperimen ini mendorong prospek peningkatan kinerja mesin diesel dengan peningkatan rasio biodiesel-diesel. Namun demikian, hal ini akan membutuhkan penelitian yang lebih rinci di bidang teknik terutama dalam hal pengembangan mesin yang mampu mengoptimalkan pembakaran bahan bakar dengan kandungan biodiesel lebih tinggi. Perubahan yang sangat kecil pada setiap variabel yang dicatat selama eksperimen dan kondisi operasional menyebabkan perlunya data pada studi yang akan datang di rekam menggunakan metodologi yang lebih canggih. Selain itu, tanaman pangium edule atau kepayang dapat ditumpangsarikan dengan banyak tanaman tropis dapat menjadi alternatif penyediaan bahan baku energi terbarukan. Metode budidaya energi yang lebih modern dan berkelanjutan dengan jenis bahan baku ini harus dipertimbangkan karena menawarkan pendekatan yang lebih baik untuk mengurangi dampak kerugian lingkungan akibat penerapan metode budidaya monokultur, seperti yang dipraktikkan saat ini dalam skema global. Kata kunci: biodiesel, pangium edule methyl ester, katalis heterogen, K2O/PKS-AC, campuran bahan bakar, biodiesel kepayang, kinerja mesin BIODIESEL FUEL 665.37 ELECTRONIC THESES AND DISSERTATION Universitas Syiah Kuala 106185 2022-10-28 15:44:20 2022-11-16 15:38:26 machine generated