11

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bahan Bakar

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 dibakar dengan tujuan untuk memperoleh kalor

tersebut, untuk digunakan baik secara langsung maupun

tak langsung (www.chemeng.ui.ac.id.pdf , diakses pada

06 Desember 2010).

“ Bahan bakar (fuel ) merupakan sen yawa kimia yang

tersusun atas karbon dan hidrogen, bila direaksikan

dengan oksigen pada tekanan dan suhu tertentu akan

menghasilkan produk berupa gas dan energi”

(Tjokrowisastro dan Widodo, 1990:1).

2.1.1 Klasifikasi Bahan Bakar

12

Klasifikasi bahan bakar menurut kondisi fisiknya

antara lain:

1. Padat: a. Batu bara, b. Kayu, c. Arang, d. Kokas , dan e. Ampas (bagasse)

2. Cair: a. Minyak dari mineral / tambang (minyak bumi),

misalnya: bensin, solar, minyak tanah, dan minyak

residu.b. Minyak dari peragian , misalnya:ethy lalkohol (ethanol), dan methylalkohol(methanol).

c. Minyak sintetis. d. Shale oil

3. Gas: a. Natural gas b. Petreoleum gas/elpiji c. Coal gas d. Bio gas

(Tjokrowisastro dan Widodo, 1990:4).

2.2 Bahan Bakar Bensin

Bensin dibuat dari minyak mentah ( crude oil) , yaitu

cairan berwarna hitam yang dipompa dari perut bumi dan

biasa disebut mutiara hitam . Cairan ini mengandung

hidrokarbon. Atom-atom karbon dalam minyak mentah

13

saling berhubungan, membentuk rantai dengan panjang

yang berbeda-beda. Bertambahnya panjang rantai

hidrokarbon akan menaik kan titik didihnya, sehingga

kita bisa memisahkan hidrokarbon ini dengan cara

de stilasi. Prinsip inilah yang diterapkan di

pengilangan minyak untuk memisahkan berbagai fraksi

hidrokarbon dari minyak mentah ( Prihandana, dkk

2007:3).

Bahan bakar bensin adalah suatu senyawa organik

yang terdiri dari senyawa karbon C5 sampai C18 dan

dibutuhkan dalam suatu pembakaran dengan tujuan untuk

menghasilkan energi. Bahan bakar bensin ini merupakan

hasil dari proses destilasi minyak bumi dengan nilai

titik didihnya antara 850-1500 , sehingga bensin

mempunyai karakteristik ( Prihandana, dkk 2007:3).

Ada bebe rapa karakteristik bahan bakar yang

mempengaruhi kerja mesin bensin , antara lain:

14

2.2.1 Nilai Kalor

Nilai kalor adalah kalor yang dihasilkan oleh

pembakaran sempurna 1 kilogram atau satu satuan

berat bahan bakar padat atau cair atau 1 meter kubik

atu 1 satuan volume bahan bakar gas, pada keadaan

baku.

a. Nilai kalor atas atau “ gross heating value ” atau

“ higher heating value ” adalah kalor yang

dihasilkan oleh pembakaran sempurna satu

satuan berat bahan bakar padat atau cair, atau

satu satuan volume bahan bakar gas , pada

tekanan tetap, suhu 250C, apabila semua air

yang mula -mula berwujud cair setelah

pembakaran mengembun menjadi cair kembali.

b. Nilai kalor bawah atau “ net heating value ” atau

“ lower heating value ” adalah kalor yang besarnya

sama dengan nilai kalor atas dikurangi kalor

yang diperlukan oleh air yang terkandung dalam

15

bahan bakar dan air yang terbentuk dari

pembakaran

2.2.2 Titik Nyala ( Flash Point)

“Flash point” adalah suhu dimana bahan bakar

terbakar dengan sendirinya oleh udara

sekelilingnya disertai kilatan cahaya. Untuk

menentukan kapan minyak terbakar sendiri, Pensky-

Martens memakai sistem “ closed cup ”, sedang

Cleveland memakai “ open cup ”. Uji dengan open cup

menunjukkan angka 20-300F lebih tinggi daripada

dengan closed cup (www.chemeng.ui.ac.id.pdf,

diakses 06 Desember 2010).

Titik nyala adalah suatu angka yang

menyatakan suhu terendah dari bahan bakar minyak

dimana akan timbul penyalaan api sesaat, apabila

pada permukaan minyak tersebut didekatkan pada

nyala api. Nilai dari flash point premium adalah 7,2°

C (www.afdc.doe.gov , diakses 2 November 2010).

16

2.2.3 Titik Tuang ( Pour point)

Titik tuang adalah suatu angka yang

menyatakan suhu terendah dari bahan bakar minyak

sehingga minyak tersebut masih dapat mengalir

karena gaya gravitasi. Titik tuang dari premium

adalah -4,4° C.

Titik tuang ini diperlukan sehubungan dengan

adanya persyaratan praktis dari prosedur

penimbunan dan pemakaian dari bahan bakar minyak.

Hal ini dikarenakan bahan bakar minyak seringkali

sulit untuk dipompa, apabila suhunya telah di

bawah titik tuangnya.

2.2.4 Viskositas

Viskositas adalah kebalikan fluiditas atau

daya alir. Makin tinggi viskositas makin sukar

mengalir. Mengingat kecepatan mengalir juga

tergantung pada berat jenis, maka pengukuran

17

viskositas demikian dinyatakan sebagai

“viskositas kinematik”. Satuan viskositas antara

lain: poise, gram/cm detik, atau dengan skala

Saybolt

2.2.5 Berat Jenis (densitas)

Densitas adalah perbandingan antara berat

dalam volume tertentu pada suhu standar, dengan

berat volume yang sama dari air murni pada suhu yang

sama pula. Pengukuran ini dilakukan dengan

menggunakan alat yang disebut picnometer.

Densitas dari suatu bahan bakar minyak selalu

berubah-ubah karena sangat bergantung pada asal

minyak mentahnya dan proses pengilangannya.

Berat jenis dinyatakan dalam gram per ml,

dalam derajat API, dalam lb (baca: “pound”) per

galon, atau lb per cuft, dan derajat Baume. Berat

jenis disingkat sp. gr. atau sg. Definisi:

perbandingan berat bahan bakar terhadap berat air,

diukur pada 60 0 F, yang pada suhu tersebut berat air

18

= 62.4 lb/cuft. Sg bahan bakar cair berubah oleh

suhu, karena adanya ekspansi, terlebih-lebih sg

bahan bakar gas. Densitas adalah perbandingan

antara berat dalam volume tertentu pada suhu

standar, dengan berat volume yang sama dari air

murni pada suhu yang sama pula. Pengukuran ini

dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut

picnometer. Densitas dari suatu bahan bakar minyak

selalu berubah-ubah karena sangat bergantung

kepada asal minyak mentahnya dan proses

pengilangannya.

2.2.6 Bilangan Oktan

Bilangan oktan adalah suatu bilangan yang

menunjukan tingkat ketangguhan bahan bakar

terhadap knocking atau suatu bilangan yang

menunjukkan kemampuan menghindari terbakarnya

campuran udara dan bahan bakar sebelum waktunya.

Jika campuran udara bahan bakar terbakar sebelum

waktunya akan menimbulkan fenomena knocking yang

19

berpotensi menurunkan daya mesin, bahkan bisa

menimbulkan kerusakan serius pada komponen mesin.

Bilangan oktan suatu bensin dapat ditentukan

melalui uji pembakaran sampel bensin untuk

memperoleh karakteristik pembakarannya.

Karakteristis tersebut kemudian dibandingkan

dengan karakteristik pembakaran dari berbagai

campuran n-heptana dan isooktana. Jika ada

karakteristik yang sesuai, maka kadar isooktana

dalam campuran n-heptana dan isooktana tersebut

digunakan untuk menyatakan nilai bilangan oktan

dari bensin yang diuji. Untuk menaikkan nilai

oktan ada beberapa hal yakni dengan mengubah

rantai lurus dalam fraksi bensin menjadi

hidrokarbon rantai bercabang melalui proses

reforming contohnya mengubah n-oktana menjadi

isooktana atau mungkin dengan menambahkan adiftif

anti ketukan ke dalam bensin untuk memperlambat

pembakaran bensin. Dulu digunakan senyawa timbal

(Pb), tetapi karena sifatnya yang beracun maka

20

penggunaannya sudah dilarang dan diganti dengan

senyawa organik seperti etanol dan MTBE (Methyl

Tertiary Butyl Ether)

Angka oktan dapat di bagi menjadi dua bagian

yaitu RON dan

MON. RON= R esearch Octan Number yaitu angka oktan

yang di dapat dengan melakukan pengujian di

600rpm, sedangkan MON = Motor Octan Number yaitu

angka oktan yang didapat dengan melakukan

pengujian pada kondisi kerja motor yang lebih

extreme yaitu 900rpm dan biasanya hasilnya lebih

rendah 10 point dibandingkan dengan RON.

(Sumber:

http://tangomotor.com/artikel/oktan.html,

diakses pada 3 Januari 2011)

2.2.7 Etanol

Etanol (disebut juga etil-alkohol atau

alkohol saja), adalah alkohol yang paling sering

digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Karena

21

sifatnya yang tidak beracun bahan ini banyak

dipakai sebagai pelarut dalam dunia farmasi dan

industri makanan dan minuman . Etanol tidak

berwarna dan tidak berasa tapi memilki bau yang

khas. Bahan ini dapat memabukkan jika diminum.

Etanol sering ditulis dengan rumus EtOH. Rumus

molekul etanol adalah C2H5 OH atau rumus empiris

C2H6 O. Titik didih etanol adalah 78,5°C dan titik

beku etanol adalah 114,5°C

(http://id.wikipedia.org/wiki/Etanol , diakses

pada 15 Januari 2011).

Salah satu bahan bakar yang dapat digunakan

untuk menggantikan bensin adalah ethanol. Etanol

yang sering juga disebut etil- alkohol rumus

kimianya adalah C2H5OH , bersifat cair pada

temperatur kamar. Ethanol dapat dibuat dari proses

pemasakan, fermentasi dan distilasi beberapa

jenis tanaman seperti tebu, jagung, singkong atau

tanaman lain yang kandungan karbohidatnya tinggi.

Bahkan dalam beberapa penelitian ternyata ethanol

22

juga dapat dibuat dari selulosa atau limbah hasil

pertanian (biomassa). Sehingga ethanol memiliki

potensi cukup cerah sebagai pengganti bensin

(Handayani,

http://www.d3-ft.undip.ac.id/gematek/images/

stories//gema_101.pdf , diakses 03 Oktober 2010) .

Tabel 2.1. Perbandingan Beberapa Sifat Ethanol dengan

Bensin.

Property Ethanol Gasoline

Chemical formula C2H5 OH C 4 sd C10

Composition : % weight 52.2 85-88

23

Carbon 13.1 15-Dec

Hydrogen 34.7 0

Oxygen    

Octane Number:

Research Octane 108 90-100

Motor Octane  92  81-90

Density lb/gal 6.61 (b) 6.0 – 6.5 (b)

Boiling temp. o F 172(c) 80-437(c)

Freezing point o F -173.2(a) -40(d)

Flash point o F 55(e) -45(b)

Autoignition Temp. o F 793(b) 495(b)

Heating Value 84 100 124 800

Higher (Btu/gal) 76 000 115 000

Lower (Btu/gal)    

Specific heat Btu/lb o F 0.57 0.48

Stoichiometric

air/fuel, weight9 14.7

(Sumber : www.afdc.doe.gov , diakses 2 November

2010)

2.3 Bioetanol

24

Menurut Triwahyuningsih dan Adiprasetya,

bioetanol (C2H5 OH) adalah cairan biokimia dari proses

fermentasi gula dari sumber karbohidrat menggunakan

bantuan mikroorganisme. Bioetanol merupakan bahan

bakar dari minyak nabati yang memiliki sifat menyerupai

minyak premium. Untuk pengganti premium, terdapat

alternatif gasohol yang merupakan campuran antara

bensin dan bioetanol. Adapun manfaat pemakaian gasohol

di Indonesia yaitu: memperbesar basis sumber daya bahan

bakar cair, mengurangi impor BBM, menguatkan security of

supply bahan bakar, meningkatkan kesempatan kerja,

berpotensi mengurangi ketimpangan pendapatan antar

individu dan antar daerah, meningkatkan kemampuan

nasional dalam teknologi pertanian dan industri,

mengurangi kecenderungan pemanasan global dan

pencemaran udara (bahan bakar ramah lingkungan) dan

berpotensi mendorong ekspor komoditi baru. Untuk

pengembangan bioetanol diperlukan bahan baku

diantaranya:

25

a. Nira bergula (sukrosa) : nira tebu, nira nipah, nira

sorgum manis, nira kelapa, nira aren, nira siwalan,

sari-buah mete

b. Bahan berpati: tepung-tepung sorgum biji, jagung,

cantel, sagu, singkong/gaplek, ubi jalar, ganyong,

garut, suweg, umbi dahlia.

c. Bahan berselulosa (lignoselulosa): kayu, jerami, batang

pisang, bagas, dll.

Adapun konversi biomasa sebagian tanaman tersebut

menjadi bioethanol adalah seperti pada tabel dibawah

ini.

Tabel 2.2. Konversi Biomasa Menjadi Bioethanol

Biomasa

(kg)

Kandungan gula

(Kg)

Jumlah hasil

bioethanol

(Liter)

Biomasa :

Bioethanol

Ubi kayu

1.000250-300 166,6 6,5 : 1

26

Ubi jalar

1.000150-200 125 8 : 1

Jagung

1.000600-700 400 2,5 : 1

Sagu 1.000 120-160 90 12 : 1

Tetes

1.000500 250 4 : 1

Sumber: Balai Besar Teknologi Pati-BPPT 2006,(http://www.google.co.id/search?

q=Nike+Triwahyuningsih+ %26+Rahmat+Adiprasetya+ethanol&btnG=Telusuri&hl=id&sa=2 , diakses 02 November 2010)

2.4 Buah pepaya

Klasifikasi Tanaman Pepaya :

Jenis : Carica papaya L.)

27

Kerajaan : Plantae

Ordo : Brassicales

Family : Caricacae

Genus : Carica

Spesies : C. Papaya

Gambar 2. 1 BuahPepaya

2.4.1 Uraian

Pepaya (carica papaya) merupakan tumbuhan yang

berbatang tegak dan basah. Pepaya menyerupai palma,

bunganya berwarna putih dan buahnya yang masak berwarna

kuning kemerahan, rasanya seperti buah melon. Tinggi

pohon pepaya dapat mencapai 8 sampai 10 meter dengan akar

yang kuat. Helaian daunnya menyerupai telapak tangan

manusia. Apabila daun pepaya tersebut dilipat menjadi

dua bagian persis di tengah, akan nampak bahwa daun

pepaya tersebut simetris. Rongga dalam pada buah pepaya

berbentuk bintang apabila penampang buahnya dipoting

melintang. Tanaman ini juga dibudidayakan di kebun-

kebun luas karena buahnya yang segar dan bergizi.

28

Nama dari buah pepaya diantaranya Papaw (Inggris),

Pepaya (Indonesia), Gedang (Sunda); Betik, Kates, Telo

gantung (Jawa)

2.4.2 Kandungan Buah Pepaya:

Tabel2.3.Kandungan buah pepaya busuk (100

gr)

No. Unsur Gizi Kadar/100 grambuah

1. Kadar air (gr) 86,62. Lemak (gr) 0,33. Protein (gr) 0,54. Karbohidrat (gr) 12,15. Abu (gr) 0,56. Sukrosa(%) 48,37. Glukosa(%) 29,88. Fruktosa(%) 21,9

(http://www.iptek.net.id/ind/pd_tanobat/view.

php?id=133 , diakses 22 maret 2011)

2.5 Fermentasi

29

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 (http://id.wikipedia.org/wiki

/Fermentasi , diakses 1 Desember 2010).

Proses fermentasi dimaksudkan untuk mengubah

glukosa menjadi ethanol/bioetanol (alkohol) dengan

menggunakan yeast. Alkohol yang diperoleh dari proses

fermentasi ini, biasanya alkohol dengan kadar 8 sampai

10 persen volume. Sementara itu, bila fermentasi

tersebut digunakan bahan baku gula, proses pembuatan

etanol dapat lebih cepat.

Reaksi dalam fermentasi berbeda-beda tergantung

pada jenis gula yang digunakan dan produk yang

dihasilkan. Secara singkat, glukosa (C6H12O6 ) yang

merupakan gula paling sederhana, melalui fermentasi

akan menghasilkan etanol (2C2H5 OH).

30

Persamaan Reaksi Kimia Saccharomyces cerevisae

C6H12O6 2C2H5 OH + 2CO2

Yeast ( Ragi ) Dijabarkan sebagai

Yeast ( ragi ) GulaAlkohol (etanol)

(glukosa, fruktosa , atau sukrosa)

Karbondioksida + kalori

Alkohol yang dihasilkan dari proses fermentasi

biasanya masih mengandung gas-gas antara lain CO2 (yang

ditimbulkan dari pengubahan glucose menjadi

ethanol/bioetanol) yang perlu dibersihkan. Gas CO2 pada

hasil fermentasi tersebut biasanya mencapai 35 persen

volume, sehingga untuk memperoleh ethanol/bio-ethanol

yang berkualitas baik, ethanol/bio-ethanol tersebut

harus dibersihkan dari gas tersebut. Proses pembersihan

(washing) CO2 dilakukan dengan menyaring ethanol/bio-

ethanol yang terikat oleh CO2 , sehingga dapat diperoleh

ethanol/bio-ethanol yang bersih dari gas CO2 ). Kadar

ethanol/bioetanol yang dihasilkan dari proses

31

fermentasi, biasanya hanya mencapai 8 sampai 10 persen

saja, sehingga untuk memperoleh ethanol yang berkadar

alkohol 95 persen diperlukan proses lainnya, yaitu

proses distilasi (Nurdyastuti,

http://www.google.co.id/search?

hl=id&q=destilasi+ethanol&btnG=Telusuri&meta,

diakses 10 Agustus 2010).

2.6 Distilasi

Di stilasi atau penyulingan adalah metode pemisahan

bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau

kemudahan menguap (volatilitas ) bahan. Dalam penyulingan,

campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini

kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat

yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap

terlebih dulu. Metode ini termasuk unit operasi kimia

jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini

didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-

masing komponen akan menguap pada titik didihnya (titik

didih etanol 780C)

32

(sumber:http://id.wikipedia.org/wiki/Distilasi,

diakses 06 Desember 2010).

Gambar 2.2 Alat Distilasi Sederhana

Keterangan gambar :

1

2

3

4

5

6

33

1. Kompor

2. Gelas labu

3. Thermometer

4. Condensor Liebig

5. Conentor

6. Gelas Ukur

Distilasi dilakukan untuk memisahkan ethanol dari

beer (sebagian besar adalah air dan etanol ). Titik didih

etanol murni adalah 78o C sedangkan air adalah 1000C

(kondisi standar). Dengan memanaskan larutan pada suhu

rentang 78-1000 C akan mengakibatkan sebagian besar

etanol menguap

(sumber:http://www.energiterbarukan.net/index.php?

Itemid=43&id=27&option=com content&task=view,

diakses 06 Desember 2010).

2.7 Azeotrop

Azeotrop merupakan campuran 2 atau lebih komponen

pada komposisi tertentu dimana komposisi tersebut tidak

bisa berubah hanya melalui distilasi biasa. Ketika

campuran azeotrop dididihkan, fasa uap yang dihasilkan

34

memiliki komposisi yang sama dengan fasa cairnya.

Campuran azeotrop ini sering disebut juga constant boiling

mixture karena komposisinya yang senantiasa tetap jika

campuran tersebut dididihkan. Untuk lebih jelasnya,

perhatikan gambar 2.3

Gambar 2.3 Grafik azeotrop

( Sumber :

http://majarimagazine.com/2007/11/proses-

distilasi-campuran-biner/ Diakses 24 juni 2011).

Titik A pada pada kurva merupakan boiling point

campuran pada kondisi sebelum mencapai azeotrop.

35

Campuran kemudian dididihkan dan uapnya dipisahkan dari

sistem kesetimbangan uap cair (titik B). Uap ini

kemudian didinginkan dan terkondensasi (titik C).

Kondensat kemudian dididihkan, didinginkan, dan

seterusnya hingga mencapai titik azeotrop . Pada titik

azeotrop, proses tidak dapat diteruskan karena

komposisi campuran akan selalu tetap. Pada gambar di

atas, titik azeotrop digambarkan sebagai pertemuan

antara kurva saturated vapor dan saturated liquid.

(ditandai dengan garis vertikal putus-putus).