## PEMBUATAN BAHAN BAKAR CAMPURAN BIODIESEL, DIESEL, ETANOL DAN AIR DALAM EMULSI STABIL
Meiga Paendong 1) , Hanny F. Sangian 1) , Maria D. Bobanto 1)
1) Program Studi Fisika FMIPA UNSRAT Manado, 95115

## ABSTRACT
The  purpose  of  this  research  is  to  prepare  a  blended  fuel  of  biodiesel,  diesel  and ethanol  in  stable  emulsion.  Biodiesel  which  is  mixed  with  diesel  and  ethanol  in  certain compositions was conducted manually. The first step was to prepare ethanol from fermented palm sap and then the ethanol and water were distililed using a reflux separator. The ethanol obtained was with purity 94-96%, while 97% ethanol was produced by lime absorbsion. The next  step  was  the  mixing  process  between  ethanol,  biodiesel  and  ethanol,  biodiesel,  and diesel. Ethanol was poured into a measuring flask with a volume of 7 ml and then biodiesel was  added  until  they  formed  a  stable  emulsion  solution.  The  ethanol  and  diesel  were  mixed and  the  biodiesel  was  added  gradually  while  shaken  slowly  forming  a  stable  emulsion.  The results showed that the composition of biodiesel, ethanol, and water with 96% ethanol were 78.76,  20.42  and  0.81%  (v/v),  where  methyl  esters  were  obtained  from  palm  oil  using subcritical  techniques.  Meanwhile,  biodiesel  from  coconut  oil  with  the  same  technique,  the composition of the three components was 75.13% biodiesel, 23.90% ethanol and 0.95% air.
Keywords: Biodiesel, Ethanol, Diesel, Palm Tree (Arenga pinnata SP).

## ABSTRAK
Tujuan  penelitian  ini  adalah  membuat  bahan  bakar  campuran  larutan  emulsi  stabil dengan mencampurkan biodiesel,  diesel  dan etanol. Biodiesel    yang dicampur dengan diesel dan  etanol  pada  komposisi  tertentu  dilakukan  secara  manual.  Tahapan  yang  pertama  yaitu pembuatan  etanol  dari  nira  aren  yang  sudah  terfermentasi  dan  kemudian  dilakukan  proses destilasi  etanol  untuk  mendapat  kemurnian  94-96%,  sementara  untuk  etanol  97  %  didapat dengan  cara  absorsi  menggunakan  lime.  Tahapan  berikutnya  yaitu  proses  pencampuran dilakukan  dengan  menggunakan  etanol  dengan  kemurnian  94%-97%.  Etanol  dituangkan  ke dalam gelas ukur dengan volume 7 ml dan etanol konsentrasi 96% dicampur secara perlahan hingga  membentuk  larutan  emulsi  stabil.  Hasil  menunjukan  bahwa  komposisi  biodiesel, etanol, dan air dengan kosentrasi etanol 96% adalah 78.76, 20.42 dan 0.81 % (v/v) yang mana methyl ester diturunkan dari minyak sawit dengan menggunakan teknik subkritis. Sementara, biodiesel  dari  minyak  kelapa  dengan  teknik  yang  sama,  komposisi  ketiga  komponen  adalah 75.13 % biodiesel, 23.90 % etanol dan 0.95% air.
Kata kunci : Biodiesel, Etanol, Diesel, Pohon Aren ( Arenga pinnata SP )

## PENDAHULUAN
Saat  ini  para  ahli  berusaha  untuk mmengembangkan  sumber bahan terbarukan lingnoselulosa dan pati untuk di ubah menjadi bahan  yang  lebih  berharga  dengan  cara preatreatment (Sangian et al . 2018 a ); (Sangian et al. 2018 b ); (Sangian et al . 2018 c ).
Krisis bahan bakar fosil dan emisi gas buang dewasa ini menjadi permasalahan yang kompleks  dengan  meningkatnya  jumlah kendaraan baik di negara maju dan berkembang.  Produksi  bahan  bakar  minyak bumi  (fosil)  yang  tidak  dapat  mengimbangi besarnya  konsumsi  bahan  bakar  minyak menjadi  permasalahan  utama  di  Indonesia karena  cadangan  dan  produksi  minyak  bumi mengalami penurunan sebesar 10 % per tahun (Bambang, 2006).
Etanol merupakan sumber energi yang dapat  diperbarui.  Sebagai  salah  satu  bahan bakar,  etanol  yang  dihasilkan  dari  fermentasi glukosa  yang  bisa  didapatkan  dari  tanaman- tanaman yang banyak mengandung
karbohidrat (Govindaswamy & Vane, 2007)
Di Sulawesi Utara, etanol didapat dari pohon aren ( Arenga prinnata ) yang merupakan  pohon  palem  lokal  dan  nira  yang dihasilkan  disebut  dengan  saguer.  Hasil  studi menunjukkan  bahwa  seratus liter nira dimasukkan di dalam plastik untuk difermentasi  selama  4-5  hari.  Dengan menerapkan  destilasi  reflux,  maka  etanol yang  dihasilkan  bisa  mencapai  kemurnian 96% tergantung pada suhu kolom (Sangian et al., 2017).
Bahan  bakar  solar  (minyak  diesel) merupakan salah satu  jenis  bahan bakar  yang dihasilkan  dari  proses  pengolahan  minyak bumi  mentah,  dan  pada  dasarnya  minyak mentah  dipisahkan  fraksi-fraksinya  pada proses  destilasi  sehingga  titik  didih  solar 250 o C sampai 300 o C (Chen et al., 2007).
Biodiesel  berasal  dari  bahan  baku terbarukan  dan  sebagai  ester  monoalkil  dari asam  lemak  rantai  panjang.  Biodiesel  sendiri telah  diteliti  dan  sebagai  kemungkinan pengganti  bahan  bakar  konvensional  sejenis yang diperoleh dari trigliserida oleh transesterifikasi masing-masing dengan metanol/etanol.  Pembuatan  untuk  bahan biodiesel  ini  terbuat  dari  minyak  bunga matahari,  minyak  goreng  bekas,  minyak kelapa, minyak sawit yang merupakan sumber trigliserida (Sum & Sandler, 2000).
Menurut  (Shi et  al., 2006)  bahwa penggunaan  bahan  bakar  campuran  alkohol- biodiesel-solar dengan rasio: 5 %: 20 %: 75 % dapat mengakibatkan penurunan emisi partikulat (PM) yang cukup signifikan namun terjadi  peningkatan  pada  emisi  NOx  sebesar 2-14  %.  Sedangkan  berdasarkan  hasil penelitian yang telah dilakukan oleh (Yilmaz, 2012)  bahwa  pencampuran  bahan  bakar biodiesel-alkohol-solar pada penggunaan mesin bakar, terjadi penurunan emisi CO dan HC  namun  konsumsi  bahan  bakar  dalam pembakaran menjadi meningkat dibandingkan dengan solar murni.
Bahan  bakar  campuran  etanol,  biodiesel dan air sangat penting untuk dilakukan karena dapat  mengganti  penggunaan  sebagian  bahan bakar  fosil.  Penelitian  ini  diarahkan  untuk membuat  bahan  bakar  dengan  beberapa perbandingan  antara  diesel,  etanol  dan biodiesel untuk dibuat menjadi larutan emulsi stabil. Biaya pembuatan bahan bakar campuran  ini  lebih  rendah  dari  yang  dibuat sebelumnya  karena  menggunakan  etanol dengan kemurnian di bawah 97 %. Konsentrasi  etanol  yang  akan  dicampur dengan  biodiesel  untuk  didapatkan  emulsi stabil divariasikan mulai dari 93 % sampai 97 %  dan  pencampuran  diesel,  etanol  dan biodiesel  dilakukan  secara  manual  dengan cara dilarutkan.

## METODOLOGI PENELITIAN

## Alat
Alat  yang  digunakan:  Gelas  ukur, kondesor, boiler, thermometer.

## Bahan
Etanol,  Diesel,  Biodiesel  (minyak kelapa), dan (minyak sawit).
Prosedur Kerja Prosedur Pembuatan Etanol 96% Hasil fermentasi dari nira aren kemudian dituangkan  kedalam boiler dan  dipanaskan untuk  memisakan  air  dari  bioetanol.  Suhu dalam boiler dikontrol  dengan  termometer dan  suplai  gas  pada  kompor.  Uap  yang diproduksi akan naik kedalam kolom kemudian mengembun pada packing material dan  menetes  kebawah  (refluks),  dengan  suhu
antara 70 dan 78 yang merupakan perkiraan titik didih etanol. Proses ini akan berlangsung secara  terus-menerus  hingga  pada  kolom berikutnya sampai bioetanol mencapai kemurnian    yaitu  mendekati  95  %  sampai  96 %.  Dalam  proses  pemisahan  ini    perlu dilakukan  pengontrolan  jumlah  refluks  uap pada  kolom.  Pada  bagian  atas  kolom dihubungkan ke kondensor untuk mendinginkan  uap  kembali  ke  bentuk  cair. Kondensor  ini  dibangun  pipa  koaksial,  pipa saluran  dan  pipa  luar  yang  mana  terdiri  dari saluran  air  dingin  dan  air  panas  dalam kondenser.  Cairan  yang  telah  didinginkan pada  kondenser  merupakan  hasil  akhir  dari proses  destilasi  bioetanol  dan  ditampung  ke dalam gelas ukur.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Pemisahan antara Etanol Dengan Air
Penelitian  dimulai  pukul  09.30  wita  yaitu pada  proses  pemanasan  kaldu  dengan  suhu awal  yang  terbaca  oleh  sensor  adalah  35 . Setelah  selang  waktu  125  menit  sejak  awal proses  separasi,  suhu  naik  menjadi  78.3 dan  etanol  mulai  menetes  dari  ujung kondensor.  Selanjutnya  untuk  konsentrasi  63 % suhunya berubah menjadi 83 o C dan volume etanol  dalam  erlen  meyer  menjadi  100  ml, dan  diukur  tingkat  kemurniannya  dengan menggunakan  alat  uji  konsentrasi  dan  untuk konsentrasi  awal  didapat  83  %.  Kemudian didapatkan  konsentrasi  etanol    94  %  dimana suhunya semakin menurun menjadi 78 o C dan
96  %  dengan  suhu  78,5 o C  yang  menjadi konsentrasi akhir Penelitian.
Proses pencampuran biodiesel, etanol dan diesel dengan konsetrasi etanol 94-97 %.
Adapun alat dan bahan berupa gelas ukur, alat ukur  konsentrasi  etanol,  biodiesel  dan diesel.
Ditentukan  konsentrasi  etanol  yaitu  94  % sampai  97  %  dan  ditentukan  dengan menggunakan alat ukur alkohol meter. Jumlah volume etanol  ditentukan  yaitu  7  ml  dengan konsentrasi etanol yang berbeda dan biodiesel ditambahkan  secara  perlahan-lahan  sampai membentuk  larutan  emulsi  stabil.  Biodiesel, diesel dan etanol  dimasukkan ke dalam gelas ukur dengan volume etanol 7 ml untuk dibuat menjadi larutan emulsi stabil. Dalam pencampuran  ini  dilakukan  dengan  beberapa perbandingan,  Etanol  94%  ditambahkan kedalam  gelas  ukur  dengan volume diesel  7- 20  ml.  Kemudian  untuk  larutan  biodiesel  di tambahkan  secara  perlahan-lahan  sampai larutan  sudah  tidak  terpisah  lagi.  Dengan proses yang sama (untuk kemurnian etanol 95 %  sampai  97  %  dicampurkan  dengan  diesel dan biodiesel
Proses  Pencampuran  Biodiesel  ( POME ),
Diesel,  Etanol  dan  Air  Teknik  Trans- esterifikasi Konvensional
Penelitian  dimulai  dengan  mempersiapkan alat  dan  bahan  yang  digunakan  seperti  gelas ukur,  alat  uji  konsentrasi,  biodiesel  dan
etanol.  Adapun  kemurnian  etanol  yang digunakan  dalam  proses  pencampuran  yaitu 94 %, 95 %, 96 %, dan 97 % dengan beberapa perbandingan yang diambil. Dalam pencampuran  ini  biodiesel  yang  digunakan ada  2  jenis  yaitu  teknik  trans-esterifikasi konvensional dan biodiesel teknik subkritis. Keterangan : POME ( Palm Oil Metil Ester ) COME  (Coconut  Oil  Metil

## Ester)
Proses  pencampuran  diawali  dengan pencampuran  biodiesel  ( POME ),  etanol  dan air  untuk  konsentrasi  etanol  mulai  dari  97  % sampai  94  %  dalam  pencampuran  yang pertama  dimana  biodiesel  yang  digunakan adalah  minyak  sawit  dengan  teknik  trans- esterifikasi  konvensional.  Etanol  (hidrat) berkonsentrasi  97  %  ditambahkan  ke  dalam gelas  ukur  secara  perlahan  dengan volume 7 ml  dan  untuk volume biodiesel  yang ditambahkan  2  ml  sehingga  larutan  sudah tidak  terpisah  lagi  hal  ini  disebabkan  karena konsentrasi  etanol  yang  tinggi.    Pada pencampuran etanol 94 % untuk volume awal yang  ditambahkan  15  ml  terlihat  bahwa biodiesel masih menggambang diatas permukaan  larutan  etanol  hal  ini  disebabkan oleh  massa  jenis  etanol  dan  jika  dilakukan penambahan  biodiesel  sebanyak  23  ml  sudah terlihat bahwa larutan menjadi emulsi stabil.
Komposisi Biodiesel (POME), Diesel, Etanol  dan  Air  Menggunakan  Teknik Subkiritis
Untuk  pencampuran  ini  berbeda  dengan yang  sebelumnya  karena  biodiesel  yang  di gunakan  teknik  subkritis  dengan  memiliki T=17 Bar, konsentrasi etanol dalam pencampuran  ini  yaitu  97  %  sampai  94  % dengan volume etanol  yang  konstan  7  ml.
Pada  proses  pencampuran  menggunakan teknik  subkritis.  Pada  komposisi  biodiesel ( POME ),  etanol  (95  %)  dan  diesel  dalam emulsi  stabil,  untuk  jumlah volume diesel divariasikan  dengan  konsentrasi  etanol  95  % dalam penambahan biodiesel  sebanyak 44 ml dan  10  ml  diesel,  untuk  pencampuran  ini memerlukan  penambahan  biodiesel  yang banyak. Untuk konsentrasi etanol di bawah 95 %  dalam  larutan  yang  dicampurkan  terlihat butiran-butiran ( droplets ).
Komposisi  Biodiesel,  Diesel,  Etanol,  dan Air Menggunakan Teknik Trans-

## esterifikasi konvensional
Pada proses pencampuran dilakukan sama hal nya  dengan  sebelumnya  namun  biodiesel yang  dipakai  menggunakan  minyak  kelapa. Untuk  konsentrasi  etanol  yang  digunakan yaitu  97  %  sampai  dengan  94  %  dan dilakukan    dengan  beberapa  perbandingan. Pencampuran yang pertama untuk konsentrasi etanol  konstan  atau  tetap  7  ml.  Proses  yang dilakukan  adalah  mencampurkan  etanol  dan biodiesel  dengan  menggunakan  konsentrasi etanol  97  %  untuk  biodiesel  ditambahkan secara  perlahan-lahan  hingga  18  ml,  jika dicampurkan larutan sudah tidak terpisah dan
menjadi larutan emulsi stabil adapun selisi air yang  dihitung  dalam  larutan  ini  yaitu  0,21. Dapat  dilihat  dalam  perhitungan  persentase semakin  banyak  jumlah volume biodiesel maka volume etanol  semakin  berkurang  yang artinya biodiesel terlarut sepenuhnya.

## Analisis Tengangan Permukaan
Hal lain yang mempengaruhi proses pencampuran  biodiesel,  diesel  dan  etanol hingga  menjadi  emulsi  stabil  adalah  interaksi yang  dimiliki  gugus  atom  pada  molekul masing-masing  larutan  dimana  etanol  dan  air (polar)    akan  saling  menyatu  melalui  ikatan hidrogen,  sedangkan  etanol  dan  diesel  (non- polar) dapat menjadi emulsi stabil oleh karena adanya  muatan  parsial  yang  dimiliki  oleh atom hidrogen sehingga pada keadaan tertentu atom  tersebut  saling  tarik-menarik  maupun tolak-menolak  terhadap  atom  hidrogen  yang lain. Untuk pencampuran biodiesel dan etanol dapat bersatu pada konsentrasi tertentu karena biodiesel sebagai surfaktan yang menghubungkan  antara  polar  dan  non  polar (Sum dan Sandler, 2000).
Gambar 1. Struktur Etanol, Biodiesel dan Diesel

## Analisis Triangular
Berdasarkan  data  campuran  bahan bakar  larutan  emulsi  stabil  dengan  komposisi biodiesel,  diesel  dan  etanol  menunjukkan bahwa peningkatan jumlah biodiesel mempengaruhi  komposisi  diesel  dan  etanol dalam  emulsi  stabil.  Pada  gambar  3.  Bagian yang  diarsir  warna  biru  merupakan    emulsi stabil  dan  yang  tidak  diarsir  merupakan larutan tidak stabil (dua fasa).
Gambar 2. Triangular Hubungan antara biodiesel POME (cara biasa ), diesel dan etanol

## KESIMPULAN
1. Pencampuran  etanol  97  %  dengan biodiesel,  diesel  dan  air  hanya membutuhkan volume etanol  yang sedikit.
Sedangkan
untuk
pencampurkan  etanol  94  %  dengan biodiesel, diesel dan air membutuhkan volume etanol yang banyak.
2. Dalam  pembentukan  larutan  emulsi stabil  antara  biodiesel,  diesel  dan etanol  berfungsi  sebagai  surfaktan yang mempunyai kutub polar dan non- polar.

## SARAN
Perlu dikembangkan dalam uji coba  mesin yang termodifikasi

## DAFTAR PUSTAKA
Aruan,  I.,  Sangian,  H.  F.,  &  Tanauma,  A. (2018).  Efek  Perubahan  Struktur  Pati Singkong  Yang  Dilakukan  Pretreatment Dengan  Larutan  Ion  Dan  Gelombang
Mikro  Terhadap  Produksi  Gula. Jurnal MIPA , 7 (1), 34.
Bambang.  2006.  Biodiesel  Sumber  Energi Alternatif Pengganti Solar Yang Terbuat Dari  Ekstraksi  Minyak  Jarak  Pagar.
Surabaya: Trubus Agrisarana. Govindaswamy,  S.,  &  Vane,  L.  M.  (2007). Kinetics of growth and ethanol production on different carbon substrates  using  genetically  engineered xylose-fermenting yeast . 98 , 677–685.
Hansen,  A.  C.,  Zhang,  Q.,  &  Lyne,  P.  W.  L. (2010). Ethanol – diesel fuel blends –– a review . 96 (2005), 277–285.
Sangian,  H.  F.,  Tunena,  M.,  &  Pani,  S. (2017). The study of isochoric subcritical water  using  power  series:  A  potential  of energy  generation  with  ISCW  reactor. AIP Conference Proceedings ,
1887 (September).
Sehe, M. Ri., Sangian, H. F., & Tongkukut, S. H. . (2018). Studi Perbandingan Struktur Selulosa Dengan Pretreatment Larutan Ion Pada Kayu Cempaka (Elmerillia Ovalis). Jurnal MIPA , 7 (1), 1.
Shi, X., Pang, X., Mu, Y., He, H., & Shuai, S. (2006). Emission  reduction  potential  of using  ethanol  –  biodiesel  –  diesel  fuel blend on a heavy-duty diesel engine . 40 ,
2567–2574.
Sum, A. K., & Sandler, S. I. (2000). Ab initio calculations  of  cooperativity  effects  on clusters of methanol, ethanol, 1- propanol,  and  methanethiol. Journal  of
Physical  Chemistry  A , 104 (6),  1121–
1129.
Yilmaz,  N.  (2012).  Comparative  analysis  of biodiesel-ethanol-diesel  and  biodiesel- methanol-diesel  blends  in  a  diesel engine. Energy , 40 (1), 210–213.