PENELITIAN PENGGUNAAN MINYAK NABATI MURNI SEBAGAI BAHAN BAKAR KENDARAAN BERMOTOR DIESEL (LANJUTAN)

Drs. Mardono, M.M, Ir. Nur Ahadiat, M.S.,M.E, Lutfi Aulia,S.T, Prayogi, Bc.M, Ir. Herry Widhiarto, M.Si, Cahyo Setyo Wibowo, Ir. Maymuchar, MT, Reza Sukaraharja, Dimitri Rulianto, MT,

Kelompok BBMG - KP3 Teknologi Aplikasi Produk - PPPTMGB "LEMIGAS"

RINGKASAN EKSEKUTIF

           Pemakaian minyak nabati sebagai bahan bakar alternatif pengganti bahan bakar fosil merupakan bagian dari kebijakan energi nasional pemerintah. Pemakaian minyak nabati sebagai sumber energi telah dicobakan dalam berbagai bentuk, mulai dari minyak nabati murni tanpa modifikasi (pure plant Oil, Biofuel) hingga dalam bentuk metyl atau etyl esternya (Biodiesel) yang lebih mendekati karakteristik bahan bakar motor diesel pada umumnya. Sumber minyak/lemak nabati yang dapat dijadikan sebagai bahan baku biofuel, untuk biodiesel antara lain minyak kelapa (Coconut Oil), minyak kelapa sawit (CPO), minyak biji jarak (Jathropha Curcas), minyak kedelai, minyak canola (Rapeseed Oil), dan sebagainya. Di Indonesia pada saat ini sedang dikembangkan bahan bakar alternatif dari minyak biji jarak dan minyak sawit.

          Penggunaan minyak nabati sebagai bahan bakar motor/mesin diesel telah sejak lama dicobakan, bahkan Rudolf Diesel sebagai penemu mesin diesel pada tahun 1895 telah mencoba penggunaan minyak nabati yang berasal dari kacang tanah untuk menggerakkan mesin diesel dan telah dipublikasikan pada tahun 1900, namun pengembangannya terhenti sampai dengan meninggalnya pada tahun 1913. Selanjutnya seiring perkembangan produksi minyak solar dengan harga yang lebih murah, perkembangan minyak nabati sempat terhenti dan mulai dikembangkan lagi sekitar pertengahan tahun 1970-an yang diuji cobakan secara langsung atau dalam bentuk biodiesel sebagai bahan bakar alternatif.

          Seperti diketahui bahwa motor diesel untuk otomotif adalah motor diesel putaran tinggi yang beroperasi dengan beban dan kecepatan yang berubah-ubah. Pada motor diesel putaran tinggi waktu yang diperlukan oleh bahan bakar untuk penyemprotan, atomisasi, pencampuran dengan udara, dan pembakaran adalah sangat singkat. Untuk ini diperlukan mutu bahan bakar yang tinggi untuk merespon kebutuhan bahan bakar pada saat terjadi perubahan beban dan kecepatan. Melalui berbagai penelitian, kajian dan ujicoba, diketahui bahwa penerapan penggunaan minyak nabati murni sebagai bahan bakar alternatif pada mesin diesel dapat dilakukan dengan berbagai cara, antara lain digunakan dalam bentuk aslinya (penggunaan langsung), digunakan dengan memodifikasi mesin dan digunakan sebagai biodiesel (fatty ester) dengan tanpa modifikasi mesin.

          Minyak nabati murni (straight vegetable oil, SVO) atau (pure plant oil, PPO) dan sering juga disebut dengan biofuel mempunyai viskositas yang tinggi antara 30 sampai 50 cSt pada temperatur 40^oC dibandingkan dengan minyak solar yang mempunyai viskositas antara 2 sampai 5 cSt pada 40^oC. Perbedaan viskositas yang cukup tinggi ini akan berpengaruh jelek pada atomisasi bahan bakar dari minyak nabati. Dalam pemanfaatannya secara langsung sebagai bahan bakar mesin diesel, viskositas minyak nabati murni harus diturunkan sehingga mendekati karakteristik viskositas minyak solar. Hal ini dapat dilakukan dengan cara  pencampuran  minyak nabati murni dengan minyak solar atau dengan modifikasi menggunakan alat pemanas ataupun heat exchanger pada saluran bahan bakar (fuel line).

          Penelitian ini merupakan lanjutan dari penerapan minyak nabati murni (Pure Plant Oil) sebagai bahan bakar mesin diesel yang telah dilakukan oleh beberapa peneliti di Lemigas. Pada penelitian sebelumnya telah dilakukan uji penerapan minyak nabati murni sebagai bahan bakar mesin diesel statis oleh Ir. Pallawagau La Puppung (2008) dan sebagai mesin diesel penggerak generator oleh Drs. Mardono, MM (2009). Dari hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa pemanfaatan minyak nabati murni sebagai bahan bakar mesin diesel dalam jangka waktu yang singkat (dibawah seratus jam operasi mesin) dapat dilakukan, namun untuk jangka waktu yang lama masih dipertanyakan terutama terhadap daya tahan mesin. Selain itu disebutkan juga bahwa karakteristik deposit dari minyak nabati bersifat menempel dengan kuat (sticking) dan banyak terdapat pada piston, ring piston, katup, ruang pembakaran dan injektor yang dapat menyebabkan penurunan tenaga (power) mesin yang dihasilkan, bahkan dapat meyebabkan kerusakan pada komponen mesin.

Penerapan minyak nabati murni sebagai bahan bakar alternatif kendaraan bermotor/mesin  diesel pada penelitian ini dilakukan dengan uji jalan (Road Test) dengan jarak tempuh 30.000 km. Bahan bakar uji yang digunakan ada dua jenis yaitu minyak solar 48 sebagai bahan bakar referensi dan minyak nabati murni sebagai bahan bakar uji. Masing-masing bahan bakar dilakukan uji jalan sejauh 15.000 km. Jenis kendaraan yang digunakan adalah kendaraan berpenumpang 7 seater bermesin diesel 2500 cc dengan sistem injeksi langsung. Pemilihan jenis kendaraan ini sebagai kendaraan uji dikarenakan perkembangan teknologi mesin yang ada pada saat ini dan banyak jumlahnya digunakan masyarakat di Indonesia.

          Maksud dari pengujian ini adalah untuk mengetahui efek dari penggunaan minyak nabati murni sebagai bahan bakar terhadap deposit yang dihasilkan pada ruang bakar, pengaruhnya terhadap komponen mesin, emisi gas buang, daya (power) mesin, konsumsi bahan bakar dan daya tahan mesin.

Sistem pengujian yang digunakan adalah dengan memodifikasi sistem saluran bahan bakar menggunakan alat penukar panas (heat exchanger). Alat ini bertujuan untuk menurunkan viskositas minyak nabati murni dengan memanfaatkan panas dari mesin diesel melalui air pendingin mesin (radiator). Sehingga didapatkan temperatur pemanasan minyak nabati murni yang berkisar antara 75-85 °C dengan viskositas minyak nabati 15-20 cSt.   

          Dari hasil pengujian minyak nabati murni sebagai bahan bakar mesin diesel dengan membandingkan kinerjanya terhadap bahan bakar referensi yaitu minyak solar, menunjukkan bahwa :

1.    Uji kompresi mesin menunjukkan terjadi penurunan kompresi pada silinder 1 dan 2, namun untuk silinder 3 dan 4 tidak terjadi penurunan kompresi. Sedangkan pada penggunaan minyak solar tidak terjadi penurunan kompresi mesin.

2.    Rating komponen mesin, deposit yang dihasilkan lebih banyak dari minyak solar, bersifat Stick dan tebal, menyebabkan terjadinya ring sticking sehingga diduga terjadinya penurunan kompresi pada silinder 1 dan 2 akibat hal ini. Sedangkan pada penggunaan minyak solar tidak terjadi ring   sticking.

3. Pengaruh terhadap nosel injektor menunjukkan penggunaan minyak nabati murni menurunkan tekanan nosel injektor rata-rata sebesar 4,25 % sedangkan penggunaan minyak solar menurunkan tekanan nosel injektor rata-rata sebesar 3,48%

4.      Daya (power) mesin yang dihasilkan lebih rendah dari minyak solar.

5.      Konsumsi bahan bakar rata-rata dari penggunaan minyak nabati murni lebih banyak dari konsumsi rata-rata penggunaan minyak solar.

6.    Emisi gas buang minyak nabati murni dengan parameter gas CO2 turun 30-40%, NOx turun 2-5 % dan SO2 turun 40-50% dibandingkan dengan emisi minyak solar.

7. Ketahan mesin, dari hail pengujian jalan raya yang dilakukan sejauh 15.000 km menunjukkan, pada awal pengujian kondisi ketahanan mesin relative baik dan tidak terjadi kejanggalan pada saat mengendarainya, namun pada saat mendekati akhir pengujian, kondisi mesin sedikit janggal dengan adanya getaran mesin yang cukup berasa pada saat dikendarai. Setelah dilakukan pengecekan, ternyata terjadi penurunan tekanan kompresi yang cukup signifikan pada silinder 2, sehingga proses  pembakaran bahan bakar pada mesin terganggu yang menyebabkan terjadinya gejala getaran pada mesin.

Dari hasil pengujian secara keseluruhan menunjukkan bahwa, penggunaan minyak nabati murni sebagai bahan bakar alternatif kendaraan bermotor diesel untuk jangka waktu singkat dapat dilakukan, namun untuk jangka waktu yang lama dapat menyebabkan penurunan daya tahan mesin dan kemungkinan untuk terjadi engine failure sangat besar akibat kerusakan komponen mesin.