## Biogas Sampah Kota Sebagai Solusi untuk Mengurangi Emisi Gas Buang pada Kendaraan
Agus Tri Setiawan, Dwi Widjanarko*
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang Gedung E9 Fakltas Teknik UNNES, Jalan Taman Siswa, Sekaran, Gunungpati Semarang , 50229 * E-mail: dwi2_oto@mail.unnes.ac.id

## Abstract
This study aims to determine the method of compressing biogas that is safe and the content of biogas exhaust emissions, namely CO and HC and its consumption on a 125-cc motorcycle. The method used is experimental testing. The biogas used contains 48% CH 4 , 39.4% CO 2 , 0.4% O 2 , and 12.3% impurity gas. Emission test results using CO biogas 0.076% vol and HC 1888 ppm vol, 3198% vol pertalite and HC  2449  ppm  vol  and  consumption  of  4.12e-13 Kg/Cycle  and  biogas  4.63e-13  Kg/Cycle.  Semarang City biogas waste can be compressed safely  and canned canisters with  a pressure of 8 kg/cm 2 with a gas weight of 6 grams in 7 seconds.
Keywords: Biogas, Exhaust Gas Emissions, Fuel Consumption

## Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui metode pengompresian biogas yang aman serta kandungan emisi  gas buang biogas yaitu CO dan HC dan konsumsinya pada sepeda motor 125-cc. Metode yang digunakan  yaitu  pengujian  eksperimental.  Biogas  yang  digunakan  memiliki  kandungan  48%  CH 4 , 39,4% CO 2 , 0,4% O 2 , dan 12,3% gas pengotor. Hasil pengujian emisi menggunakan biogas CO 0,076 %  vol  dan  HC  1888  ppm  vol,  pertalite  3198  %  vol  dan  HC  2449  ppm  vol  serta  konsumsi  pertalite 4,12e-13  Kg/Cycle  dan  biogas  4,63e-13  Kg/Cycle.  Biogas  sampah  Kota  Semarang  dapat dikompresikan dengan aman dalam tabung kaleng dengan tekanan 8 kg/cm2 dengan berat gas 6 gram dalam waktu 7 detik.
Kata kunci: Biogas, Emisi Gas Buang, Konsumsi Bahan Bakar

## 1. Pendahuluan
Kendaraan  bermotor  yang  semakin  meningkat  menimbulkan  dampak  serius,  dampak  lingkungan  dengan meningkatknya gas polutan dari  emisi  gas buang  yang dihasilkan berupa 71% pencemar oksida nitrogen (NO X ), 15% pencemar oksida sulfur (SOx), dan 70% pencemar partikulat (PM10) [1][2]. BBN banyak digunakan sebagai renewable energy, pengolahan bahan bahan organik berupa sampah juga masih kumpul-angkut-buang [3][4][5]. Biogas adalah gas yang dihasilkan dari  proses fermentasi  bahan organik  tergantung  dari  keasaman, kelembaban, dan  suhu,  sampah  diproses  dengan anaerobik  dranco 7.500  m 3 menghasilkan  40.000  m 3 gas/hari  (CH 4 54%),  nilai energi (1) m 3 biogas setara dengan: (1) 6 kWh lisrik, (2) 0,62 liter minyak tanah, (3) 0,52 liter minyak solar atau minyak diesel,  (4)  0,46  kg  LPG,  (5)  3,50  kg  kayu  bakar,  (6)  0,80  liter  bensin,  dan  (7)  1,5  m 3 gas  kota.  Gas  metana  (CH 4 ) merupakan  salah  satu  famili  hidrokarbon  parafin  (biasa  disebut alkanes )  dengan  kombinasi CnH2n+2 [5][6][7]. Pertalite  merupakan  bensin  dengan  RON  90.  Kompresi  biogas  dikompresi  dengan  proses  sedekat  mungkin  adiabatik dan isothermal dengan tekanan 30 bar akurasi 0,5 bar [8]. Konsumsi bahan bakar spesifik merupakan laju aliran massa bahan bakar per satuan waktu, emisi gas buang berupa CO, HC, dan CO 2 menimbulkan efek kesehatan yang serius [9]. Emisi gas buang biogas menghasilkan CO 0.033% - 0.200%, peningkatan kandungan CH 4 akan menurunkan emisi HC dan HC sedangkan  konsumsi  83,333  –  159,997 mg/dt  dan SFC = 3600/1000 × Fb × ρ(kg/jam) diperoleh = 0.717 kg/m³  (Biogas)  dan  1,6×10 -8 Kg/jam,  (pada  kondisi  standar:  273  K,  1013  mbar  =  0.1013  Mpa)  tidak  ada  perubahan temperatur  signifikan  dengan  bahan  bakar  gas,  biogas  dapat  dimurnikan,  dikompresi,  dan  disimpan  dengan  tekanan absolut 5 bar dengan waktu total 12-14 menit dalam  silinder LPG, jika menggunakan tabung refrigeran menggunakan tekanan 10 psi menghasilkan 4886 g waktu 90 menit. Pemurnian biogas dengan scrubber mampu menghilangkan 99% CO 2 [2][4][7][10][11][13].
Tujuan  dari  penelitian  ini,  yaitu:  menguji  pengemasan  kompresi  pada  biogas  sampah  kota,  menguji  kandungan emisi gas buang, dan menguji konsumsi bahan bakar biogas sampah kota pada motor 125 cc.

## 2. Metode Penelitian
Alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah:  Kompresor  dengan  kekuatan  1  HP, pesuure  Gauge (1-10 kg/cm 2 ), selang pnumatic polyurathane ( 11 kg/cm 2 ), naple pnumatic , pengatur tekanan pnumatic (regulator), one way
valve ,  adapter  gas  kaleng,  saklar  otomatis  tekanan, Gas Analyzer STARGAS  898.  Semua  alat  dirangkai  menjadi  satu unit box (lihat Gambar 1).
Gambar 1 . Box Alat Pengisian Biogas
Gambar 2 . Rangkaian Alat Pengisisan Biogas
Dimana: (1) Arah aliran biogas, (2) Kompresor, (3) Aliran tertutup, (4) Pressurre gauge , (5) Flow control valve, (6) Check valve, dan (7) Penampung biogas.
Penelitian  ini  menggunakan  metode  pengujian  eksperimenal  diawali  dengan  studi  literasi  dilanjutkan  dengan persiapan  instrumen  penelitian,  lalu  melakukan  pengemasan  biogas  yang  selanjutnya  diujikan  emisi  gas  buang  dan konsumsi bahan bakar dengan pembanding pertalite, setelah selesai pengujian hasil dianalisis dan disimpulkan.
1 2 3 5 6 4 4 5 7
dari Digester ke lingkungan 1 1 5
Gambar 3 . Skema Susunan Peralatan Penelitian

## 3. Hasil Dan Pembahasan
Gambar 4 . Grafik Pengisian Biogas
Pengisian  biogas  berdasarkan  data  diatas  (Gambar  4)  dengan  pengujian  tiga  kali  menghasilkan  tekanan  isi yang sama 8 kg/cm 2 dalam waktu yang sama 7 detik.
5 7 6 6 0 1 2 3 4 5 6 7 8 PENGISIAN 1 PENGISIAN 2 PENGISIAN 3 RATA-RATA M A S S S A B IOG A S ( g) MASSA GAS Tachometer Gas Analyzer Tabung kaleng Timbangan Digital Selang Adapter Gas
Gambar 5 . Grafik Hasil Pengujian Emisi CO
Berdasarkan  data  diatas  (Gambar  5)  pengujian  emisi  gas  buang  biogas  dengan  tiga  kali  pengujian  menghasilkan rata-rata CO 0,076 % vol.
Gambar 6 . Grafik Pengujian Emisi HC
Berdasarkan data pengujian emisi gas buang biogas (Gambar 6) dengan tiga kali pengujian menghasilkan rata-rata HC 1888 ppm vol.
3,185 3,236 3,175 3,198 0,068 0,082 0,08 0,076 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 UJI 1 UJI 2 UJI 3 RATA-RATA K A D A R G A S C O ( % v o l) PERTALITE BIOGAS 3249 1642 2457 2449 1529 1736 2399 1888 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 UJI 1 UJI 2 UJI 3 RATA-RATA K AD AR GAS HC (p p m vol ) PERTALITE BIOGAS
Gambar 7 . Grafik Pengujian Konsumsi Bahan Bakar
Konsumsi rata-rata biogas yaitu 0,08 g/s  pada 1532 rpm dengan suhu mesin 74°C (lihat Gambar 7). Biogas yang dikompresi  ke  tabung  kaleng  dalam  waktu  7  detik  menghasilkan  tekanan  isi  8  kg/cm 2 mengasilkan  berat  gas  yang berbeda-beda. Kompresi biogas dilakukan dengan kondisi  sedekat mungkin secara isothermal dan adibatik, isothermal untuk  menjaga  temperatur  tidak  naik  serta  adibatik  untuk  jangan  sampai  kehilangan  temperatur  dan  menjaga  proses kompresi  kontinyu,  pengemasan  dilakukan  dengan  tekanan  maksimum pressure  gauge 30  bar  akurasi  0,5  bar. Parameter  ini  yang  belum  bisa  terpenuhi  dalam  penelitian  ini  sehingga  menghasilkan  berat  gas  yag  berbeda-beda  [2]. Tabung  bekas refrigenrant dapat  dipergunakan  kembali  sebagai  penyimpan  biogas  dengan  bantuan  kompresor. Kompresor dengan tekanan 10 psi dapat memasukkan biogas dengan massa 4886 gram dengan waktu 90 menit [14].
Emisi gas buang yang dihasilkan dari pengujian menghasilkan rata-rata pertalite CO 3,198 % vol dan biogas CO 0,076  %  vol  serta  pertalite  HC  2449  ppm  vol  dan  biogas  HC  1888  ppm  vol  pada  1512  rpm  dan  suhu  mesin  73°C. Kandungan biogas yang dipakai adalah: 48% CH 4 , 39,4% CO 2 , 0,4% O 2 , dan 12,3% gas pengotor serta pertalite dengan RON  90,00.  Prasetya,  dkk  (2013)  emisi  CO  sebagian  besar  lebih  rendah,  yaitu:  2.667%  -  5.067%  untuk  bensin  dan 0.033% - 0.200% untuk biogas. Emisi biogas menghasilkan 1230 ppm dan 1150 ppm dengan kadar CO 2 20-30% pada biogas,  kandungan  biogas  ini  juga  relevan  dengan  biogas  yang  diteliti  yaitu  39.4  %  CO 2 ,  hasil  emisi  juga  relevan dengan hasil penelitian [11].
Konsumsi bahan bakar pengujian menghasilkan rata-rata pertalite 0,07 g/s pada 1497 rpm dan biogas 0,08 g/s pada 1532  rpm.  Metana  (CH 4 )  memiliki  LHV  ( Lower  Heating  Value )  50,1  MJ/kg,  sedangkan  bensin  umumnya  oktana (C 3 H 18 ) memiliki LHV 42,5 MJ/kg [18]. Penelitian ini tidak menggunakan konverter kit BBG sehingga mengakibatkan konsumsi bahan bakar gas yang tidak sesuai dengan nilai kalornya.

## 4. Kesimpulan
Biogas  sampah  Kota  Semarang  dapat  dikompresi  ke  dalam  tabung  kaleng  selama  7  detik  dan  menghasilkan tekanan isi  8 kg/cm 2 dengan massa gas rata-rata 6 g. Emisi  gas buang yang dihasilkan yaitu CO 0,076 % vol dan HC 1888  ppm  vol,  sedangkan  pertalite  CO  3,198  %  vol  dan  HC  2449  ppm  vol pada  1512  rpm  dan  suhu  mesin  73°C . Konsumsi  yaitu  biogas  4,63e-13  Kg/Cycle  pada  1532  rpm  dengan  suhu  mesin  74°C,  sedangkan  pertalite  4,12e-13 Kg/Cycle pada 1497 rpm.

## Daftar Pustaka
[1] Ismiyati,  I.,  Marlita,  D.,  &  Saidah,  D.  2014.  Pencemaran  Udara  Akibat  Emisi  Gas  Buang  Kendaraan Bermotor. Jurnal Manajemen Transportasi & Logistik , 1 (3), 241-248.
[2] Kusumawati,  P.  S.,  Tang,  U.  M.,  &  Nurhidayah,  T.  2013.  Hubungan  Jumlah  Kendaraan  Bermotor,  Odometer Kendaraan  dan  Tahun  Pembuatan  Kendaraan  dengan  Emisi  CO2  di  Kota  Pekanbaru'. Jurnal  Ilmu Lingkungan , 7 (1), 49-59.
[3] Ernawati,  D.,  Budiastuti,  S., &  Masykuri,  M. (2012).  Analisis  Komposisi,  Jumlah  dan  Pengembangan  Strategi Pengelolaan Sampah di Wilayah Pemerintah Kota Semarang Berbasis Analisis SWOT. Ekosains , 4 (2).
[4] Prastya, R., Susilo, B., & Lutfi, M. 2013. Pengaruh Penggunaan Bahan Bakar Biogas terhadap Emisi Gas Buang Mesin Generator Set. Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem , 1 (2), 77-84.
0,06 0,07 0,07
0,07 0,06 0,1 0,07 0,08 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 UJI 1 UJI 2 UJI 3 RATA-RATA K ON S UM S I B A HA N B A K A R ( g/s ) PERTALITE BIOGAS
[5] Pulkrabek,  W.  W.  2014. Engineering  Fundamentals  of  The  Internal  Combustion  Engine .  Upper  Saddle  River: Pearson Prentice Hall.
[6] Heywood, J. B. 1988. Internal Combustion Engine Fundamentals .USA: McGraw-Hill, Inc.
[7] Vijay, V. K., Chandra, R., Subbarao, P. M., dan Kapdi, S. S. 2006. Biogas Purification and Bottling Into CNG Cylinders: Producing Bio-CNG From Biomass for Rural Automotive Applications. The 2nd Joint International Conference on “Sustainable Energy and Environment , 1-6.
[8] Bajracharya, T. R., Dhungana, A., Thapaliya, N., & Hamal, G. 2009. Purification and Compression of Biogas: A Research Experience. Journal of the Institute of Engineering , 7 (1), 90-98.
[9] Arifin. Z., dan Sukoco. 2009. Pengendalian Emisi Kendaraan . Edisi Pertama. Bandung: Alfabeta.
[10] Harbintoro,  S.  2016.  Studi  Eksplorasi  Motor  Bakar  Berbahan  Bakar  Ganda  dalam  Upaya  Mendukung Pengembangan Motor Bakar Berbahan Bakar Gas Alam. Metal Indonesia , 36 (1), 34-42.
[11] Hery, A. F., Septiropa, Z., Riansyah, S., & Romadhi, F. 2012. Pemanfaatan Biogas/Landfillgas Sebagai  Bahan Bakar Mesin Bensin 1silinder 4 Langkah. Jurnal Teknik Industri , 12 (2), 162-168.
[12] Porpatham,  E.,  Ramesh,  A.,  &  Nagalingam,  B.  (2012).  Effect  of  Compression  Ratio  on  The  Performance  And Combustion Of A Biogas Fuelled Spark Ignition Engine. Fuel , 95 , 247-256.
[13] Putra, W. T. 2016. Analisa Hasil Penyimpanan Energi Biogas Ke Dalam  Tabung  Bekas. Prosiding  SENIATI , 255-260.
[14] Pertiwiningrum, A. 2016. Instalasi Biogas . Cetakan Pertama. Yogyakarta: CV Kolom Cetak.
[15] Sudrajat, H. R. (2006). Mengelola Sampah Kota . Niaga Swadaya.
[16] Suyitno, Agus. S., dan Dharmanto. 2009. Teknologi Biogas. Cetakan Pertama.Yogyakarta: Graha Ilmu.