Cara Menentukan Kualitas dari Bensin

Bensin merupakan bahan bakar transportasi yang masih memegang peranan penting sampai saat ini. Bensin mengandung lebih dari 500 jenis hidrokarbon yang memiliki rantai C5-C10. Kadarnya bervariasi tergantung komposisi minyak mentah dan kualitas yang diinginkan. Lalu, bagaimana sebenarnya penggunaan bensin sebagai bahan bakar?

Bensin sebagai bahan bakar kendaraan bermotor

Bensin hanya terbakar dalam fase uap, maka bensin harus diuapkan dalam karburator sebelum dibakar dalam silinder mesin kendaraan. Energi yang dihasilkan dari proses pembakaran bensin diubah menjadi gerak melalui tahapan sebagai berikut.

Pembakaran bensin yang diinginkan adalah yang menghasilkan dorongan yang mulus terhadap penurunan piston. Hal ini tergantung dari ketepatan waktu pembakaran agar jumlah energi yang ditransfer ke piston menjadi maksimum. Ketepatan waktu pembakaran tergantung dari jenis rantai hidrokarbon yang selanjutnya akan menentukan kualitas bensin. -Alkana rantai lurus dalam bensin seperti n-heptana, n-oktana, dan n­-nonana sangat mudah terbakar. Hal ini menyebabkan pembakaran terjadi terlalu awal sebelum piston mencapai posisi yang tepat. Akibatnya timbul bunyi ledakan yang dikenal sebagai ketukan (knocking). Pembakaran terlalu awal juga berarti ada sisa komponen bensin yang belum terbakar sehingga energi yang ditransfer ke piston tidak maksimum. -Alkana rantai bercabang/alisiklik/aromatik dalam bensin seperti isooktana tidak terlalu mudah terbakar. Jadi, lebih sedikit ketukan yang dihasilkan, dan energi yang ditransfer ke piston lebih besar.

Oleh karena itu, bensin dengan kualitas yang baik harus mengandung lebih banyak alkana rantai bercabang/alisiklik/aromatik dibandingkan alkana rantai lurus. Kualitas bensin ini dinyatakan oleh bilangan oktan .

Bilangan oktan (octane number) merupakan ukuran dari kemampuan bahan bakar untuk mengatasi ketukan sewaktu terbakar dalam mesin. Nilai bilangan oktan 0 ditetapkan untuk n-heptana yang mudah terbakar, dan nilai 100 untuk isooktana yang tidak mudah terbakar. Suatu campuran 30% n­heptana dan 70% isooktana akan mempunyai bilangan oktan:

= (30/100 x 0) + (70/100 x 100)

= 70

Bilangan oktan suatu bensin dapat ditentukan melalui uji pembakaran sampel bensin untuk memperoleh karakteristik pembakarannya. Karakteristik 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.

Fraksi bensin dari menara distilasi umumnya mempunyai bilangan oktan ~70. Untuk menaikkan nilai bilangan oktan tersebut, ada beberapa hal yang dapat dilakukan:

-Mengubah hidrokarbon rantai lurus dalam fraksi bensin menjadi hidrokarbon rantai bercabang melalui proses reforming Contohnya mengubah n-oktana menjadi isooktana.

-Menambahkan hidrokarbon alisiklik/aromatik ke dalam campuran akhir fraksi bensin.

-Menambahkan aditif anti ketukan ke dalam bensin untuk memperlambat pembakaran bensin. Dulu digunakan senyawa timbal (Pb). Oleh karena Pb bersifat racun, maka penggunaannya sudah dilarang dan diganti dengan senyawa organik, seperti etanol dan MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether).

Angka oktan suatu bensin adalah salah satu karakter yang menunjukkan mutu bakar bensin tersebut, yang dalam prakteknya menunjukkan ketahanan terhadap ketukan (knocking). Suatu bensin harus mempunyai mutu bakar yang baik agar mesin dapat beroperasi dengan mulus, efisien dan bebas dari pembakaran tidak normal selama pemakaianya.

 Setiap kendaraan mempunyai kebutuhan angka oktan tertentu. Kebutuhan angka oktan kendaraan bermotor bensin tidak sama antara satu merek dengan merek lainnnya atau antara satu tipe dengan tipe lainnya untuk merek yang sama, tergantung pada perbandingan kompresi mesin dan faktor-faktor lainnya yang berpengaruh terhadap kebutuhan angka oktan. Pengujian kebutuhan angka oktan kendaraan bertujuan untuk mengetahui tingkat angka oktan suatu kendaraan. Dengan diketahuinya kebutuhan angka oktana suatu kendaraan, maka secra teknis dapat ditentukan level angka oktana bensin yang akan digunakan untuk kendaraan tersebut.

Utk menentukan nilai oktan, ditetapkan 2 jenis senyawa sbg pembanding yaitu isooktana dan n-heptana.Suatu campuran yg terdiri 80% isooktana dan dan 20% n-heptana mempunyai nilai oktan 80.Jadi untuk melihat mutu bensin yg baik, dilihat dari nilai oktannya.

Semakin tinggi nilai oktannya, mutu bensin semakin baik.

Bensin yang digunakan oleh suatu kendaraan harus mempunyai angka oktana yang sesuai dengan kebutuhan angka oktana mesin kendaraan. Angka oktana yang lebih rendaha dari kebutuhan angka oktana mesin kendaraan akan menyebabkan terjadinya ketukan atau detonasi pada mesin. Ketukan yang terjadi pada mesin menimbulkan bunyi yang tidak enak dan membuang energi bahan bakar sehingga terjadi pemborosan. Terjadinya ketukan dalam waktu yang cukup lama akan menyebabkan piston, katup-katup dan busi terlalu panas (overhead) Hal ini dapat memperpendek umur mesin.

Cara Menaikkan Angka Oktan

1. Salah satu cara (banyak cara yg lain) untuk menaikkan nilai oktan adalah penambahan TEL (tetra ethyl lead) kedalam bensin yg bernilai oktan rendah. Caranya sederhana, mixing saja. Namun kemudian diketahui penambahan aditif penambah nilai oktan ini berbahaya dari segi kesehatan dan lingkungan. Pada intinya bensin beroktan tinggi ini bisa didapatkan dengan merubah struktur molekul hidrokarbon penyusun bahan bakar. Sehingga dengan bantuan katalis pada kondisi operasi tertentu, struktur molekul parafinik (bernilai oktan rendah), bisa diubah menjadi struktur naftenik, dan naftenik menjadi aromatik. Dimana nilai oktan aromatik > naftenik > parafinik.
2. Menambahkan Naphtalene pada bensin. Naphtalene merupakan suatu larutan kimia yang memberikan pengaruh positif untuk meningkatkan angka oktan dari bensin. Besarnya angka oktan ini dapat diukur dengan mesin CFR. Dalam hal ini terlihat bahwa naphthalene merupakan bahan yang mampu meningkatkan angka oktan tetapi naphtalene sendiri bukan bahan bakar sehingga panas pembakaran campuran akan lebih rendah dari pada bensin murni. Karena bentuk struktur kimia serta sifat kearomatisan tersebut naphtalene seperti halnya benzena, mempunyai sifat antiknock yang baik. Oleh sebab penambahan naphtalene pada bensin akan meningkatkan mutu antiknock dari bensin tersebut.
3. Menambahkan MTBE (Metil tersier-butileter). Bensin jenis premix menggunakan campuran MTBE tanpa TEL

Posted in: Materi Kimia SMA X