Perbandingan Karakteristik Beberapa Bahan Bakar

Pada kesempatan kali ini saya ingin membahas mengenai beberapa karakteristik bahan bakar yang kita kenal. Bahan bakar tersebut ada yang tidak terbarukan dan ada pula yang terbarukan. Setiap jenis bahan bakar memiliki sifat yang berbeda-beda, baik sifat fisik, kimia, dan akibat penggunaannya terhadap lingkungan. Dan berikut diantaranya:

Bensin

    Struktur kimia : C4 s/d C12
    Cetane number : 5 s/d 20
    Angka oktan : 86 s/d 94
    Massa jenis : 0,71–0,77 kg/l
    Sumber : minyak bumi
    Heating value : 30.381 - 34.381 kJoule per liter
    Fase : cair
    Emisi : menghasilkan gas buang berbahaya

Solar

    Struktur kimia : C10 s/d C20
    Cetane number : 40 s/d 55
    Angka oktan : 8 s/d 15
    Massa jenis : 0,832 kg/l
    Sumber : minyak bumi
    Heating value : 35.677 - 36.235 kJoule per liter
    Fase : cair
    Emisi : menghasilkan gas buang berbahaya (ex.: sulfur, NOx, karbon monoksida) dan partikel padat.

BioSolar

    Struktur kimia : Metil ester dari C16 s/d C18
    Cetane number : 46 s/d 60
    Angka oktan : ~25
    Massa jenis : 0,88 kg/l
    Sumber : minyak kedelai, bekas minyak goreng, lemak hewani
    Heating value : 32.611 - 33.447 kJoule per liter
    Fase : cair
    Emisi : menghasilkan gas buang yang bahayanya lebih rendah daripada solar biasa.

Compressed Natural Gas

    Struktur kimia : CH4
    Angka oktan : 120
    Massa jenis : 0,7 kg/m3
    Sumber : bawah tanah
    Heating value : 9.198 - 10.592 kJoule per liter pada tekanan 3000psi
    Fase : gas bertekanan
    Emisi : ramah lingkungan, CO2 rendah

Etanol

    Struktur kimia : CH3CH2OH
    Angka oktan : 100
    Massa jenis : 789 kg/m3
    Sumber : jagung, padi, sampah agrikultur.
    Heating value : 22.298 kJoule per liter
    Fase : cair
    Emisi : ramah lingkungan

Hidrogen

    Struktur kimia : H2
    Angka oktan : 120
    Massa jenis : 70,99 kg/m3 (fase cair); 0,0899 kg/m3 (fase gas temperatur & tekanan ruang)
    Sumber : bawah tanah.
    Heating value : 20.487 kJoule per liter
    Fase : cair atau gas
    Emisi : ramah lingkungan

Liquified Petroleum Gas

    Struktur kimia : C3H8
    Angka oktan : 104
    Massa jenis : 582,37 kg/m3 (fase cair); 18,357 kg/m3 (fase gas)
    Sumber : pengolahan petroleum atau gas alam
    Heating value : 23.413 kJoule per liter
    Fase : cair atau gas
    Emisi : ramah lingkungan

Metanol

    Struktur kimia : CH3OH
    Angka oktan : 100
    Massa jenis : 791,8 kg/m3
    Sumber : gas alam, batubara, atau biomass dari kayu.
    Heating value : 15.609 - 18.396 kJoule per liter
    Fase : cair
    Emisi : ramah lingkungan

Mengenal Compressed Natural Gas

Compressed Natural Gas (CNG) di Indonesia juga dikenal dengan istilah Bahan Bakar Gas (BBG). CNG adalah bahan bakar yang berasal dari gas alam yang terkompresi pada tekanan penyimpanan 200-248bar dan berguna sebagai bahan bakar pengganti bensin, solar, dan LPG. Bahan bakar CNG memang masih memproduksi CO2 sebagai hasil pembakarannya, namun jauh lebih ramah lingkungan jika dibandingkan dengan bahan bakar yang lain. Secara ekonomis, penggunaan CNG juga lebih murah jika dibandingkan dengan bahan bakar minyak bumi yang lain. Atas dasar itulah pemerintah Indonesia saat ini gencar mengkampanyekan konversi bahan bakar kendaraan bermotor ke BBG/CNG.

CNG

Logo CNG

Berikut adalah beberapa keuntungan penggunaan CNG sebagai bahan bakar:

  • Penggunaan CNG tidak akan menimbulkan kerak pada ruang bakar / ignitor seperti penggunaan bensin atau solar.
  • Kendaraan bermotor yang berbahan bakar CNG, relatif lebih rendah biaya perawatannya dari pada kendaraan berbahan bakar konvensional.
  • CNG menggunakan sistem sealing yang baik, untuk mencegah kebocoran. Sehingga penyimpanannya lebih efisien karen losses yang kecil.
  • Memperpanjang umur oli mesin karena CNG tidak akan mengkontaminasi oli mesin.
  • Proses pencampuran CNG dengan udara relatif lebih mudah karena fasenya yang gas,sehingga efisiensi proses pembakaran lebih tinggi.
  • Temperatur terbakar sendiri (Self-Ignition) CNG tinggi, yaitu pada 540oC.
  • Polusi yang dihasilkan lebih rendah.

CNG yang berasal dari gas alam, tersusun atas gas metana (CH4) sebagai senyawa kimia paling banyak. Dan berikut adalah senyawa-senyawa kimia penyusun CNG:

    Hidrogen (H2) = 1,82%

    Metana (CH4) = 93,33%

    Etilena (C2H4) = 0,25%

    Karbonmonoksida (CO) = 0,45%

    Karbondioksida (CO2) = 0,22%

    Nitrogen (N2) = 3,40%

    Oksigen (O2) = 0,35%

    Hidrogen sulfida (H2S) = 0,18%

Dari komposisi di atas, maka pada proses pembakaran CNG terjadi pembakaran senyawa-senyawa CH4, C2H4, H2, CO, dan H2S. Dan berikut adalah reaksi pembakaran masing-masing senyawa tersebut :

Reaksi Pembakaran Metana

    CH4 + 2O2 →CO2 + 2H2O + 37.705,49 kJ/m3

Reaksi Pembakaran Etilena

    C2H4 + 3O2 →2CO2 + 2H2O + 59.948,74 kJ/m3

Reaksi Pembakaran Hidrogen

    H2 + 0,5 O2 →H2O + 12.079,17 kJ/m3

Reaksi Pembakaran Karbon Monoksida

    CO + 0,5 O2 →CO2 + 11.945,04 kJ/m3

Reaksi Pembakaran H2S

    H2S + 1,5 O2 →SO2 + H2O + 23.957,14 kJ/m3

Dari perincian di atas, maka nilai kalor total (Qh) yang dihasilkan oleh pembakaran 1 m3 adalah:

    Qh = 35.190,53 + 149,87 + 219,84 + 53,75 + 43,12 = 35.657,11 kJ/m3

Pengolahan Air di PLTU (3)

Pada dua artikel sebelumnya, telah saya jelaskan latar belakang dibutuhkannya pengolahan air yang akan dipergunakan di sebuah PLTU. Kali ini saya akan lebih memfokuskan pembahasan mengenai proses-proses pengolahan air yang akan digunakan di sebuah PLTU.

PLTU di Indonesia sebagian besar menggunakan air laut sebagai sumber air yang akan dipergunakan untuk mencukupi kebutuhannya. Selain air laut, juga ada beberapa PLTU yang menggunakan air tanah untuk diolah dan selanjutnya digunakan sebagai media kerja di siklus air - uap air. Namun sepengetahuan saya, semua PLTU di Indonesia menggunakan air laut sebagai cooling water di kondensernya.

Pada kesempatan kali ini, saya akan menjelaskan proses-proses pengolahan air di sebuah PLTU yang menggunakan air laut sebagai sumber untuk mendapatkan air demineralisasi, service water, dan potable water. Dan berikut adalah tahapan-tahapan prosesnya:

Tahap Filtrasi

Air laut yang menjadi bahan baku utama dialirkan menuju sea water pit, dan untuk menghambat pertumbuhan biota-biota laut diinjeksikan sodium hipoklorit dengan kadar tertentu. Selanjutnya air laut difiltrasi menggunakan travelling screen untuk menghilangkan kotoran-kotoran yang berukuran besar.

Dari sea water pit, air laut dialirkan menuju primary filter dengan menggunakan sebuah pompa. Diperjalanan, air tersebut diinjeksi senyawa koagulan FeSO4 yang berfungsi untuk mengumpulkan partikel-partikel berukuran kecil menjadi partikel-partikel berukuran lebih besar sehingga lebih mudah dilakukan proses filtrasi.

Setelah injeksi FeSO4, air dialirkan menuju ke filter pertama yang disebut dengan Primary Filter, dengan tujuan untuk menahan suspended solids yang terkandung di dalam air laut. Filter ini berjenis multi media filter yang berarti menggunakan beberapa jenis komponen yang berbeda pada satu filter. Komponen-komponen tersebut adalah antrasit pada lapisan atas, pasir pada lapisan tengah, garnet pada lapisan paling bawah, dan gravel sebagai media pendukung. Dari primary filter air dialirkan menuju polishing filter yang memiliki komponen sama dengan primary filter dengan tujuan untuk lebih membersihkan air dari suspended solids yang ada.

Komponen Primary dan Polishing Filters

20111127-071715 PM.jpg

Setelah melalui proses filtrasi di primary dan polishing filter, air ditampung di sebuah tangki bernama filter tank. Air di filter tank selain akan menuju ke proses selanjutnya juga digunakan untuk proses backwash pada primary dan polishing filter. Tahapan selanjutnya, air dari filter tank dialirkan menuju cartridge filter yang memiliki clearence sebesar 5 μm dengan tujuan untuk melindungi membran reverse osmosis dari suspended solids yang masih mungkin terkandung di dalam air.

Tahap Desalinasi

Air dari cartridge filter dialirkan menuju proses Desalination Reverse Osmosis. Desalination Reverse Osmosis adalah proses filtrasi dengan menggunakan membran semi permeable dengan jalan membalik proses Osmosis. Pada tahap ini, air laut sudah berubah menjadi air tawar, dari konduktivitas 40.000-50.000 μS/cm sebelum masuk proses menjadi 700-800 μS/cm di akhir proses reverse osmosis ini.

Selanjutnya air akan mengalami proses decarbonator atau proses menghilangkan kandungan CO2 dalam air. CO2 harus dihilangkan karena ia akan membentuk bikarbonat jika di dalam air dan dapat menurunkan pH. Proses ini dengan jalan menghembuskan udara ke dalam tangki air sisi bawah menggunakan blower, sehingga udara akan mengikat CO2 dalam air.

Setelah itu air ditampung kembali di tangki Permeate Storage Tank. Dari tangki ini, air dialirkan ke dua jalur yaitu jalur pertama untuk digunakan sebagai potable water dan service water, dan jalur yang kedua adalah menuju proses demineralisasi.

Air yang digunakan untuk potable dan service water mengalami proses-proses lanjutan sebagai berikut:

  • Diinjeksi soda ash yang bertujuan untuk menaikkan pH menjadi 9,2-9,6.
  • Penambahan sodium silikat untuk membuat lapisan pasif di permukaan pipa.
  • Air untuk potable water dialirkan ke carbon filter yang bertujuan untuk menghilangkan warna, bau, dan rasa. Kemudian diinjeksikan hipoklorit untuk membunuh mikroorganisme air. Selanjutnya potable water masuk ke potable water tank sebelum dapat dipergunakan secara umum.
  • Sedangkan service water dialirkan ke service tank dan dipergunakan untuk keperluan umum serta kebutuhan pemadam kebakaran.

Tahap Demineralisasi

Tahap ini menggunakan air dari hasil tahap desalinasi. Demineralisasi juga menggunakan proses reverse osmosis, yang membedakan adalah penggunaan membran semi permeable jenis lain. Air yang keluar dari proses ini akan memiliki nilai konduktifitas sebesar hanya 20-30 μS/cm dari 1000 μS/cm pada saat sebelum proses.

Selanjutnya air dialirkan menuju mixed bed dengan tujuan untuk menangkap ion-ion baik positif maupun negatif yang terdapat di dalam air dengan menggunakan resin. Resin merupakan polimerisasi dari difinil benzena dan stirine serta ditambah dengan gugus aktif. Kation resin memiliki gugus aktif H+ sedangkan anion resin memiliki gugus aktif OH-.

Prinsip Reverse Osmosis

20111127-080243 PM.jpg

Air hasil dari proses demineralisasi inilah yang selanjutnya dipergunakan sebagai media kerja untuk proses siklus air - uap air. Selain itu juga dipergunakan sebagai media kerja auxiliary cooling water dan pendingin pada stator generator.