Rancang Bangun PLT Biogas

RANCANG BANGUN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BIOGAS TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Mencapai Gelar Ahli Madya Program Diploma III Teknik Mesin perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Disusun oleh : SUKOYO I 8606018

PROGRAM DIPLOMA III TEKNIK MESIN OTOMOTIF FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2009 i

commit to user

LEMBAR PERSETUJUAN

Proyek Akhir dengan Judul “Rancang Bangun Pembangkit Listrik Tenaga Biogas” telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan Tim Penguji Proyek Akhir Program Studi DIII Teknik Mesin Otomotif Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret perpustakaan.uns.ac.id Surakarta.

Pada Hari

:

Tanggal

:

digilib.uns.ac.id

Pembimbing 1

Pembimbing 2

Dr.Techn.Suyitno,ST.MT.

Nurul Muhayat, ST, MT.

NIP. 132 297 382

NIP. 19700323 199802 1001 ii

commit to user

LEMBAR PENGESAHAN Proyek Akhir ini telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji Proyek Akhir Program Studi DIII Teknik Mesin Otomotif Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima untuk memenuhi syarat guna memperoleh gelar Ahli Madya. perpustakaan.uns.ac.id Pada Hari : Tanggal

digilib.uns.ac.id

:

Tim Penguji Proyek Akhir

:

Dosen Penguji

Tanda Tangan

Ketua Penguji : Dr. Techn. Suyitno, ST, MT. NIP Penguji II NIP Penguji III NIP

(

)

(

)

(

)

(

)

: 132 297 382 : Nurul Muhayat, ST, MT. : 197003231998021001 : Ir. Augustinus Sudjono, MT. : 195110011985031001

Penguji IV

: Wibowo, ST, MT.

NIP

: 196904251998021001

Mengetahui,

Disahkan Oleh,

Ketua Program D3 Teknik Mesin

Koordinator Proyek Akhir

Zainal Arifin, ST, MT

Jaka Sulistya Budi, ST

NIP. 19730308 200003 1 001

NIP. 19671019 199903 1 001 iii

commit to user

MOTTO

“Pendidikan itu adalah perhiasan di waktu senang dan tempat berlindung di waktu susah.” “Menyia - nyiakan waktu berarti menyia - nyiakan hidup, tapi menguasai waktu berarti menguasai hidup dan memanfaatkaannya dengan sebaik mungkin.” perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id “Lebih baik terlambat daripada tidak sama sekali."

iv

commit to user

PERSEMBAHAN

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Karya ini kupersembahkan untuk : Alm. Bapak & ibu tercinta Dan kakak adikku tersayang

v

commit to user

ABSTRAK Tugas akhir ini bertujuan untuk rancang bangun pembangkit listrik tenaga biogas. Bahan bakar utama dari motor penggerak untuk menggerakkan generator adalah biogas sebagai pengganti bahan bakar bensin. Modifikasi yang perlu dilakukan adalah dengan penggantian karburasi standar perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id dengan karburasi buatan agar lebih mudah didalam mengatur perbandingan saluran masuk udara & biogas, selain itu juga diperlukan penggantian koil untuk memperbesar pengapian dan juga memperbesar kompresi. Dalam biogas terdapat kandungan H2S dan H2O yang dapat memperpendek umur mesin sehingga kandungan tersebut harus dikurangi dengan cara pencucian. Dalam pencucian ini menggunakan limbah besi dari mesin bubut yang digunakan sebagai absorber & Silica gel sebagai adsorber. Listrik yang dihasilkan oleh genset tersebut dimanfaatkan sebagai sumber listrik baru sebagai pengganti dari listrik PLN. Listrik yang dihasilkan genset sebesar 1000 watt dengan efisiensi total dari motor bakar sekitar 15 %. Pencucian biogas dapat mengabsorb 1,76 g H2S / jam & dapat mengadsorb H2O sebanyak 5 gr / jam.

vi

commit to user

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, hidayah dan petunjukNya serta usaha yang sungguh - sungguh sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan tugas akhir ini. Merupakan satu kebahagiaan tersendiri bagi penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan tepat perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id waktu. Tugas akhir dengan judul “ RANCANG BANGUN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BIOGAS ”. Ini merupakan salah satu cara pemanfaatan energy bahan bakar pengganti bahan bakar minyak bumi. Banyak pihak yang terlibat dalam proses pembuatan alat maupun laporan tugas akhir ini, oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Allah SWT atas ridho yang telah diberikan. 2. Bapak Zainal, ST. MT selaku ketua program D3 teknik mesin. 3. Bapak Dr. Techn. Suyitno, ST. MT. dan Nurul Muhayat, ST. MT. yang selalu membimbing kami. 4. Bapak dan Ibu serta adik kakak tercinta yang telah memberikan semangat dan motivasi baik secara moril maupun spiritual sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan ini dengan penuh semangat. 5. Team proyek akhir : Joko Purnomo , Danar Mulyoko dan Septian Indra Kusuma atas kerja samanya pada pembuatan alat maupun penyelesaian laporan ini. 6. Rekan – rekan D3 otomotif 2006 & D3 Kimia 2006 atas pemberian saransaranya. 7. Semua pihak yang tidak bisa kami sebutkan satu persatu yang telah banyak membantu dalam penyusunan laporan ini. Dengan keterbatasan yang dimiliki penulis ini, terutama keterbatasan pengetahuan, keahlian, kemampuan, serta data yang diperoleh, penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih banyak kekurangan atau masih jauh dari

vii

commit to user

sempurna. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan guna perbaikan pembuatan laporan dikemudian hari. Akhirnya penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak dan semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak terutama bagi mahasiswa Diploma III Teknik Mesin Otomotif Universitas Sebelas Maret Surakata. perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id Surakarta,

Juli 2009

Penulis

viii

commit to user

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL……………………………………………………………….…i HALAMAN PERSETUJUAN…………………………………………………….…ii HALAMAN PENGESAHAN…………………………………………………….....iii MOTTO……………………………………………………………………………....iv perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PERSEMBAHAN…………………………………………………………………….v ABSTRAK……………………………………………………………………………vi KATA PENGANTAR ................................................................................................ vii DAFTAR ISI ................................................................................................................ ix DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... xi DAFTAR TABEL ....................................................................................................... xii BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................. 1 1.1. Latar Belakang ........................................................................................... 1 1.2. Perumusan Masalah ................................................................................... 3 1.3. Tujuan Proyek Akhir .................................................................................. 4 1.4. Manfaat Proyek Akhir ................................................................................ 4 BAB II DASAR TEORI ............................................................................................... 6 2.1. Biogas ......................................................................................................... 6 2.1.1. Digester .......................................................................................... 6 2.1.2. Jenis Digester ............................................................................... 11 2.1.3. Komponen Utama Digester .......................................................... 12 2.1.4. Proses Pemurnian Biogas ............................................................. 15 2.2. Motor Bakar ............................................................................................. 19 2.2.1. Unjuk Kerja Motor Bakar ............................................................ 19 2.2.2. Kelengkapan Modifikasi .............................................................. 22 BAB III PERANCANGAN ALAT............................................................................. 27 3.1. Prosedur Pelaksanaan Proyek Akhir ........................................................ 27 3.2. Pemurnian (Pencucian Biogas). ............................................................... 31 3.2.1. Bahan dan Alat yang Digunakan: ................................................. 31 3.2.2. Cara Kerja. ................................................................................... 33 ix

commit to user

3.3. Genset ....................................................................................................... 34 3.3.1. Modifikasi pada Genset ................................................................ 35 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................... 39 4.1. Pencucian Biogas dari Unsur H2S dan H2O ............................................. 39 4.2. Pengujian Unjuk Kerja Genset ................................................................. 40 4.3. Analisa Unjuk Kerja Genset Berbahan Bakar Biogas.............................. 41 perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN...................................................................... 47 5.1. Kesimpulan .............................................................................................. 47 5.2. Saran ......................................................................................................... 47 DAFTAR PUSTAKA ................................................. Error! Bookmark not defined.

x

commit to user

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Digester yang sederhana. Model floating-drum (A), fixed-dome (B), fixed-dome dengan tabung gas terpisah (C), balloon (D), jenis saluran (channel-type) dengan selubung plastik dan peneduh matahari (E) (Werner Kossmann, 1999). ............................. 14 perpustakaan.uns.ac.id Gambar 2.2. Digester jenis fixed dome yang lebih detail. 1. Tangki digilib.uns.ac.id pecampur dengan pipa masukan dan penjebak pasir. 2. Digester. 3. Kompensator dan tangki buangan. 4. Tempat gas (gasholder). 5. Pipa gas. 6. Entry hatch with gastight seal. 7. Akumulasi sludge yang tebal. 8. Pipa outlet. 9. Referensi ketinggian. 10. Buih. (Werner Kossmann, 1999). ................................................................ 15 Gambar 2.3. Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi dengan perbandingan panas spesifik Cp/Cv = 1,4 (Cengel, 2006). ............... 24 Gambar 2.4. Tekanan sebagai fungsi dari sudut pengapian (Mitzlatf, 1988). ........ 26 Gambar 3.1. Pola kemitraan yang dilaksanakan ........................................................ 27 Gambar 3.2. Rancangan pembangkit listrik tenaga biogas (PLTBio) ....................... 28 Gambar 3.3. Tahap kegiatan proyek Akhir ................................................................ 30 Gambar 3.4. Diagram alir proses pencucian biogas................................................... 32 Gambar 3.5. Mekanisme Katup……………………………………………………...35 Gambar 3.6 Silinder Head…………………………………………………………...36 Gambar 3.7. Karburator……………………………………………………………...36 Gambar 3.8. Busi………………………………………………………………….…37 Gambar 3.9. Koil…………………………………………………………………….37

Gambar 4.1. Torsi mesin berbahan bakar biogas. ...................................................... 42 Gambar 4.2. Efisiensi volumetrik mesin berbahan bakar biogas. .............................. 43 Gambar 4.3. Bmep mesin berbahan bakar biogas. ..................................................... 44 Gambar 4.4. Konsumsi bahan bakar spesifik mesin berbahan bakar biogas. ............ 44 Gambar 4.5. Efisiensi total mesin berbahan bakar biogas. ........................................ 45 xi

commit to user

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Komposisi biogas (Horikawa, 2001) ........................................................... 2

Tabel 2.1. Rasio C/N untuk beberapa kotoran hewan.................................................. 8 Tabel 2.2. Kebutuhan nutrisi dalam digester (http://www.kamase.org) ...................... 9 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Tabel 2.3. Zat beracun yang mampu diterima oleh bakteri dalam digester (Sddimension FAO dalam Ginting, 2006). ............................................. 10 Tabel 2.4. Perbandingan jumlah udara dan jumlah bahan bakar untuk pembakaran sempurna (Suyitno, 2009).................................................. 23

Tabel 3.1. Analisis kebutuhan kotoran sapi untuk menghasikan listrik 2000 W ........ 29

Tabel 4.1 Gerakan katup isap dan katup buang .......................................................... 41

xii

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

BAB I PENDAHULUAN 1.1.

Latar Belakang Berkurangnya cadangan sumber energi dan kelangkaan bahan bakar minyak yang terjadi di Indonesia dewasa ini membutuhkan solusi yang tepat, terbukti dengan dikeluarkannya kebijakan pemerintah dalam konversi minyak tanah ke gas. Namun pemanfaatan energi fosil seperti gas bumi (LPG dan LNG) sebagai sumber energi pengganti minyak tanah perlu untuk dikaji kembali. Hal ini penting karena sumber energi tersebut memiliki jumlah cadangan yang terbatas dan bersifat tidak dapat diperbaharui lagi (non renewable) sehingga konversi minyak tanah ke gas hanya berlangsung sementara. Dengan ketersediaan cadangan energi fosil yang terbatas diiringi peningkatan konsumsi energi, memaksa banyak peneliti untuk mencari sumber energi alternatif baru yang mudah, murah, dan ramah lingkungan. Salah satu sumber energi alternatif yang saat ini cukup potensial untuk diterapkan di Indonesia adalah biogas. Biogas sangat potensial sebagai sumber energi terbarukan karena kandungan methane (CH4) yang tinggi dan nilai kalornya yang cukup tinggi yaitu berkisar antara 4.800 – 6.700 kkal/m3 (Harahap, 1980). Methane (CH4) yang hanya memiliki satu karbon dalam setiap rantainya, dapat membuat pembakarannya lebih ramah lingkungan dibandingkan bahan bakar berantai karbon panjang. Hal ini disebabkan karena jumlah CO2 yang dihasilkan selama pembakaran bahan bakar berantai karbon pendek adalah lebih sedikit. Berikut adalah gambaran komposisi biogas:

1 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Tabel 1.1. Komposisi biogas (Horikawa, 2001) Gas CH4 CO2 H2 S NO2 + O2

Digester Sludge Sistem Anaerob (% volume) 81,1 % 14,0 % 2,2 % 2,7 %

Kandungan methane yang cukup tinggi dalam biogas dapat menggantikan peran LPG dan petrol (bensin). Tapi ada kandungan lain lagi selain methane dalam biogas yang perlu adanya proses pemurnian. Gas tersebut adalah gas H2S yang dianggap sebagai pengotor dan bila ikut terbakar dan terbebas dengan udara dapat teroksidasi menjadi SO2 dan SO3 yang bersifat korosif dan bila teroksidasi lebih lanjut oleh H2O dapat memicu hujan asam. Selain H2S terdapat juga uap air dan CO2 yang tidak bermanfaat pada saat pembakaran. Biogas yang mengandung sejumlah H2O dapat berkurang nilai kalornya. Gas H2O sebagaimana gas H2S juga perlu dibersihkan dari biogas. Kandungan H2S yang cukup tinggi (2,2 %) menghasilkan pembakaran biogas yang mengandung SO2 dan SO3 yang bersifat korosif dan dapat menimbulkan hujan asam. Oleh karena itu perlu dilakukan pretreatment terhadap biogas untuk mereduksi kandungan H2S sebelum dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Dalam kenyataannya biogas yang langsung dari digester juga dapat langsung digunakan untuk menggerakan mesin otto (bensin) namun dalam pembakaran yang dihasilkan tidak stabil. Penggunaan yang terus menerus dapat mengurangi umur mesin karena dalam ruang bakar

2 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

banyak terdapat terak-terak akibat dalam biogas tersebut tidak terbakar sempurna. Dalam tugas akhir ini metode yang digunakan untuk mengurangi kadar H2S dalam biogas adalah dengan proses absorbsi menggunakan absorben larutan dari geram mesin bubut. Penggunaan absorben menggunakan larutan garam besi mempunyai beberapa keuntungan antara lain tidak korosif, dapat diregenerasi, diperoleh sulfur dalam bentuk padat sehingga mudah dan aman perlakuannya dan penyerapan H2S tinggi. 1.2.

Perumusan Masalah Dari penjelasan di atas, dapat dirumuskan suatu permasalahan yang harus diselesaikan, antara lain: 1. Apakah larutan garam besi dapat digunakan sebagai absorben yang efektif untuk mengabsorb H2S yang terdapat dalam biogas? 2. Apakah silika gel dapat digunakan sebagai adsorben yang efektif untuk mengadsorb uap air yang terdapat pada biogas? Dari uraian di atas dapat rumuskan beberapa masalah yang menarik untuk dipelajari dalam proyek akhir ini, yaitu: 1. Bagaimana teknik pemanfaatan biogas untuk dapat digunakan sebagai bahan bakar dalam motor bensin yang selanjutnya dapat digunakan untuk menggerakkan generator untuk menghasilkan listrik? 2. Bagaimana teknik pemurnian biogas dari H2S? 3. Bagaimana teknik pemurnian biogas dari H2O? 4. Berapa banyak konsumsi biogas yang diperlukan untuk menggerakkan genset dengan beban yang berbeda-beda? 5. Bagaimana efisiensi genset berbahan bakar biogas? 3 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

1.3.

digilib.uns.ac.id

Tujuan Proyek Akhir Adapun tujuan proyek akir ini adalah : 1. Membuat modifikasi motor bensin (genset) sehingga dapat digunakan untuk bahan bakar biogas. 2. Menguji genset berbahan bakar biogas untuk menghasilkan listrik sampai beban 1000 watt. 3. Membuat pemurnian biogas dari unsur H2O. 4. Membuat pemurnian biogas dari unsur H2S dengan metode absorben.

1.4.

Manfaat Proyek Akhir 1. Perkembangan Iptek. a) Hasil proyek akhir ini diharapkan dapat merumuskan paket teknologi pemurnian biogas dari kandungan sulfur yang mudah, murah, dan tidak mencemari lingkungan. b) Dapat membantu mengembangkan pemanfaatan lebih lanjut bahan bakar alternatif yaitu biogas untuk menghasilkan listrik. 2. Menunjang pembangunan. a) Hasil proyek akhir ini diharapkan mampu meningkatkan diversifikasi pemanfaatan kotoran hewan yang selama ini hanya digunakan sebagai pupuk tetapi dapat juga dijadikan bahan bakar pembangkit listrik dengan tenaga biogas. b) Listrik yang diperoleh dapat digunakan untuk menunjang kegiatan industri kecil di suatu wilayah.

4 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

3. Pengembangan institusi. Dengan keberhasilan ini diharapkan tingkat kepercayan industri terhadap kemampuan institusi Teknik Mesin UNS semakin meningkat. Dengan demikian industri semakin tertarik menjalin hubungan kerjasama dengan institusi baik untuk perbaikan proses industri maupun kerjasama yang lain.

5 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

BAB II DASAR TEORI 2.1.

Biogas Biogas ialah gas yang dihasilkan oleh mikroba apabila bahan organik mengalami proses fermentasi dalam suatu keadaan anaerobik yang sesuai baik dari segi suhu, kelembaban, dan keasaman. Pada umumnya semua jenis bahan organik bisa diproses untuk menghasilkan biogas. Namun demikian kebanyakan bahan organik baik padat atau cair seperti kotoran dan urine (air kencing) hewan ternaklah yang biasanya dimanfaatkan untuk sistem biogas sederhana. Jenis bahan organik yang diproses sangat mempengaruhi produktivitas sistem biogas disamping parameter - parameter lain seperti temperatur digester, ph (tingkat keasaman), tekanan, dan kelembaban udara.

2.1.1. Digester Biogas sangat potensial sebagai sumber energi terbarukan karena kandungan methane yang cukup tinggi. Potensi biogas di Indonesia sangat besar mulai dari proses pengomposan kotoran ternak dan limbah pertanian, pengolahan limbah cair dan residu proses produksi CPO. Untuk memperoleh biogas dari bahan organik tersebut diperlukan suatu peralatan yang disebut digester anaerob (tanpa udara). Untuk menghasilkan biogas, dibutuhkan pembangkit biogas yang disebut digester. Pada digester terjadi proses penguraian material organik yang terjadi secara anaerob (tanpa oksigen). Pada umumnya, biogas dapat terbentuk pada hari ke 4–5 setelah digester diisi dan mencapai puncak pada hari ke 20– 25.

6 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Ada tiga kelompok bakteri yang berperan dalam proses pembentukan biogas, yaitu: 1. Kelompok bakteri fermentatif, yaitu dari jenis steptococci, bacteriodes, dan beberapa jenis enterobactericeae. 2. Kelompok bakteri asetogenik, yaitu desulfovibrio. 3. Kelompok

bakteri

metana,

yaitu

dari

jenis

mathanobacterium,

mathanobacillus, methanosacaria, dan methanococcus. Dalam pembangunan biodigester, ada beberapa hal yang harus dipertimbangkan, yaitu: 1. Lingkungan abiotis. Digester harus tetap dijaga dalam keadaan abiotis (tanpa kontak langsung dengan Oksigen (O2)). Udara yang mengandung O2 yang memasuki digester menyebabkan penurunan produksi metana, karena bakteri berkembang pada kondisi yang tidak sepenuhnya anaerob. 2. Temperatur. Secara umum, ada 3 rentang temperatur yang disenangi oleh bakteri, yaitu: a. Psicrophilic (suhu 4–20oC). Biasanya untuk negara-negara subtropics atau beriklim dingin. b. Mesophilic (suhu 20–40oC). c. Thermophilic (suhu 40 – 60 C). Digunakan hanya untuk men-digesti material, bukan untuk menghasilkan biogas. Untuk negara tropis seperti Indonesia, digunakan unheated digester (digester tanpa pemanasan) untuk kondisi temperatur tanah 20– 30oC. 7 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

3. Derajat keasaman (pH). Bakteri berkembang dengan baik pada keadaan yang agak asam (pH antara 6,6 – 7,0) dan pH tidak boleh di bawah 6,2. Karena itu, kunci utama dalam kesuksesan operasional digester adalah dengan menjaga agar temperatur konstan (tetap) dan input material sesuai. 4. Rasio C/N bahan isian. Syarat ideal untuk proses digesti adalah C/N = 25–30. Karena itu, untuk mendapatkan produksi biogas yang tinggi, maka penambahan bahan yang mengandung karbon (C) seperti jerami, atau N (misalnya: urea) perlu dilakukan untuk mencapai rasio C/N = 25 – 30. Tabel 2.1 berikut adalah harga rasio C/N pada beberapa jenis kotoran hewan. Tabel 2.1. Rasio C/N untuk beberapa kotoran hewan Jenis Kotoran Kerbau Kuda Sapi Ayam Babi Kambing/domba Manusia

Rasio C/N 18 25 18 15 25 30 6-10

5. Kebutuhan Nutrisi. Bakteri fermentasi membutuhkan beberapa bahan gizi tertentu dan sedikit logam. Kekurangan salah satu nutrisi atau bahan logam yang dibutuhkan dapat memperkecil proses produksi metana. Nutrisi yang diperlukan antara lain ammonia (NH3) sebagai sumber Nitrogen, nikel (Ni), tembaga (Cu), dan besi (Fe) dalam jumlah yang sedikit. Selain itu, fosfor dalam bentuk fosfat (PO4), magnesium (Mg) dan

8 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

seng (Zn) dalam jumlah yang sedikit juga diperlukan. Tabel 2.2 berikut adalah kebutuhan nutrisi bakteri fermentasi. Tabel 2.2. Kebutuhan nutrisi dalam digester (http://www.kamase.org)

6. Kadar Bahan Kering. Tiap jenis bakteri memiliki nilai “kapasitas kebutuhan air” tersendiri. Bila kapasitasnya tepat, maka aktifitas bakteri juga akan optimal. Proses pembentukan biogas mencapai titik optimum apabila konsentrasi bahan kering terhadap air adalah 0,26 kg/L. 7. Pengadukan. Pengadukan dilakukan untuk mendapatkan campuran substrat yang homogen dengan ukuran partikel yang kecil. Pengadukan selama proses dekomposisi untuk mencegah terjadinya benda-benda mengapung

pada

permukaan

cairan

dan

berfungsi

mencampur

methanogen dengan substrat. Pengadukan juga memberikan kondisi temperatur yang seragam dalam digester. 8. Zat Racun (toxic). Beberapa zat racun yang dapat mengganggu kinerja digester antara lain air sabun, detergen, creolin. Berikut adalah tabel beberapa zat beracun yang mampu diterima oleh bakteri dalam digester (Sddimension FAO dalam Ginting, 2006).

9 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Tabel 2.3. Zat beracun yang mampu diterima oleh bakteri dalam digester (Sddimension FAO dalam Ginting, 2006).

9. Pengaruh starter - starter yang mengandung bakteri metana diperlukan untuk mempercepat proses fermentasi anaerob. Beberapa jenis starter antara lain : o

Starter alami, yaitu lumpur aktif seperti lumpur kolam ikan, air comberan atau cairan septic tank, sludge, timbunan kotoran, dan timbunan sampah organik.

o

Starter semi buatan, yaitu dari fasilitas biodigester dalam stadium aktif.

o

Starter buatan, yaitu bakteri yang dibiakkan secara laboratorium dengan media buatan.

10 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

2.1.2. Jenis Digester Dari segi konstruksi, digester dibedakan menjadi: 1. Fixed dome. Digester ini memiliki volume tetap sehingga produksi gas akan meningkatkan tekanan dalam reaktor (digester). Karena itu, dalam konstruksi ini gas yang terbentuk akan segera dialirkan ke pengumpul gas di luar reaktor. 2. Floating dome. Pada tipe ini terdapat bagian pada konstruksi reaktor yang bisa bergerak untuk menyesuaikan dengan kenaikan tekanan reaktor. Pergerakan bagian reaktor ini juga menjadi tanda telah dimulainya produksi gas dalam reaktor biogas. Pada reaktor jenis ini, pengumpul gas berada dalam satu kesatuan dengan reaktor tersebut. Dari segi aliran bahan baku reaktor biogas, biodigester dibedakan menjadi : 1. Bak (batch). Pada tipe ini, bahan baku reaktor ditempatkan di dalam wadah (ruang tertentu) dari awal hingga selesainya proses digesti. Umumnya digunakan pada tahap eksperimen untuk mengetahui potensi gas dari limbah organik. 2. Mengalir (continuous). Untuk tipe ini, aliran bahan baku masuk dan residu keluar pada selang waktu tertentu. Lama bahan baku selama dalam reaktor disebut waktu retensi hidrolik (hydraulic retention time/HRT). Sementara dari segi tata letak penempatan digester, dibedakan menjadi: 1. Seluruh digester di permukaan tanah. Biasanya berasal dari tong-tong bekas minyak tanah atau aspal. Kelemahan tipe ini adalah volume yang kecil, sehingga tidak mencukupi untuk kebutuhan sebuah rumah tangga

11 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

(keluarga). Kelemahan lain adalah kemampuan material yang rendah untuk menahan korosi dari biogas yang dihasilkan. 2. Sebagian tangki biodigester di bawah permukaan tanah. Biasanya digester ini terbuat dari campuran semen, pasir, kerikil, dan kapur yang dibentuk seperti sumuran dan ditutup dari plat baja. Volume tangki dapat diperbesar atau diperkecil sesuai dengan kebutuhan. Kelemahan pada sistem ini adalah jika ditempatkan pada daerah yang memiliki suhu rendah (dingin), dingin yang diterima oleh plat baja merambat ke dalam bahan isian, sehingga menghambat proses produksi. 3. Seluruh tangki digester di bawah permukaan tanah. Model ini merupakan model yang paling popular di Indonesia, dimana seluruh instalasi biodigester ditanam di dalam tanah dengan konstruksi yang permanen, yang membuat suhu biodigester stabil dan mendukung perkembangan bakteri methanogen. 2.1.3. Komponen Utama Digester Komponen pada biodigester sangat bervariasi, tergantung pada jenis digester yang digunakan. Tetapi, secara umum biodigester terdiri dari komponen-komponen utama sebagai berikut : 1. Saluran masuk slurry (kotoran segar). Saluran ini digunakan untuk memasukkan slurry (campuran kotoran ternak dan air) ke dalam reaktor utama. Pencampuran ini berfungsi untuk memaksimalkan potensi biogas, memudahkan pengaliran, serta menghindari terbentuknya endapan pada saluran masuk.

12 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

2. Saluran keluar residu. Saluran ini digunakan untuk mengeluarkan kotoran yang telah difermentasi oleh bakteri. Saluran ini bekerja berdasarkan prinsip kesetimbangan tekanan hidrostatik. Residu yang keluar pertama kali merupakan slurry masukan yang pertama setelah waktu retensi. Slurry yang keluar sangat baik untuk pupuk karena mengandung kadar nutrisi yang tinggi. 3. Katup pengaman tekanan (control valve). Katup pengaman ini digunakan sebagai pengatur tekanan gas dalam biodigester. Katup pengaman ini menggunakan prinsip pipa T. Bila tekanan gas dalam saluran gas lebih tinggi dari kolom air, maka gas akan keluar melalui pipa T, sehingga tekanan dalam biodigester akan turun. 4. Sistem pengaduk. Pengadukan dilakukan dengan berbagai cara, diantaranya : Ø Pengadukan mekanis, Ø Sirkulasi substrat biodigester, atau Ø Sirkulasi ulang produksi biogas ke atas biodigester menggunakan pompa. Pengadukan ini bertujuan untuk mengurangi pengendapan dan meningkatkan produktifitas digester karena kondisi substrat yang seragam. 5. Saluran gas. Saluran gas ini disarankan terbuat dari bahan polimer untuk menghindari korosi. Untuk pembakaran gas pada tungku, pada ujung saluran pipa bisa disambung dengan pipa baja antikarat.

13 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

6. Tangki penyimpan gas. Terdapat dua jenis tangki penyimpan gas, yaitu tangki bersatu dengan unit reaktor (floating dome) dan terpisah dengan reaktor (fixed dome). Untuk tangki terpisah, konstruksi dibuat khusus sehingga tidak bocor dan tekanan yang terdapat dalam tangki seragam, serta dilengkapi H2S Removal untuk mencegah korosi.

Gambar 2.1. Digester yang sederhana. Model floating-drum (A), fixeddome (B), fixed-dome dengan tabung gas terpisah (C), balloon (D), jenis saluran (channel-type) dengan selubung plastik dan peneduh matahari (E) (Werner Kossmann, 1999). 14 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Gambar 2.2. Digester jenis fixed dome yang lebih detail. 1. Tangki pecampur dengan pipa masukan dan penjebak pasir. 2. Digester. 3. Kompensator dan tangki buangan. 4. Tempat gas (gasholder). 5. Pipa gas. 6. Entry hatch with gastight seal. 7. Akumulasi sludge yang tebal. 8. Pipa outlet. 9. Referensi ketinggian. 10. Buih. (Werner Kossmann, 1999). 2.1.4. Proses Pemurnian Biogas Biogas mengandung unsur-unsur yang tidak bermanfaat untuk pembakaran khususnya H2O dan H2S. Pengurangan kadar H2O yang sederhana dilakukan dengan cara melewatkan biogas pada suatu kolom yang terdiri dari silika gel. H2O akan diserap oleh silika gel. Sedangkan pemurnian biogas dari unsur H2S dapat dilakukan dengan teknik absorbsi. Absorbsi adalah pemisahan suatu gas tertentu dari campuran gas-gas dengan cara pemindahan massa ke dalam suatu liquid. Hal ini dilakukan dengan cara mengantarkan aliran gas dengan liquid yang mempunyai selektivitas pelarut yang berbeda dari gas yang akan dipisahkannya. 15 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Untuk absorbsi kimia, transfer massanya dilakukan dengan bantuan reaksi kimia. Suatu pelarut kimia yang berfungsi sebagai absorben akan bereaksi dengan gas asam (CO2 dan H2S) menjadi senyawa lain, sehingga gas alam yang dihasilkan sudah tidak lagi mengandung gas asam yang biasanya akan mencemari lingkungan apabila ikut terbakar. Secara umum penghilangan (pengurangan) H2S dari biogas dapat dilakukan secara fisika, kimia, atau biologi ( Zicari, 2003 ). Pemurnian secara fisika misalnya penyerapan dengan air, pemisahan dengan menggunakan membran atau adsorbsi dengan adsorben misalnya dengan menggunakan adsorben karbon aktif. Metode fisika ini relatif mahal karena absorben sulit diregenerasi dan pengurangan H2S rendah serta masih berupa larutan dan gas yang dibuang di lingkungan ( Zicari, 2003 ). Pemurnian dengan cara biologi dengan menggunakan bakteri yang menguraikan H2S menjadi sulfat. Metode ini efektif untuk mereduksi kandungan H2S dalam biogas, tetapi metode ini selain sulit dalam pengoperasiannya juga sangat mahal. Pemurnian biogas dari kandungan H2S yang sering dilakukan adalah diserap secara kimiawi. Pada metode ini H2S diserap secara kimiawi (bereaksi secara kimia) oleh larutan absorben. Selanjutnya absorben yang kaya H2S diregenerasi untuk melepas kembali H2S-nya dalam bentuk gas atau sulfur padat (Kohl, 1985). Absorben yang lain adalah larutan nitrit, larutan garam alkali, slurry besi oksida atau seng oksida dan iron chelated solution (Zicari, 2003). Absorben yang banyak digunakan di Industry adalah MEA (Methyl Ethanol Amine). Absorben menggunakan MEA sangat efektif mengurangi kandungan sulfur dari gas, tetapi H2S yang diserap selanjutnya dibuang ke udara saat regenerasi MEA. Hal ini tentu mencemari udara dan hanya sesuai untuk pengolahan gas dengan kandungan sulfur yang kecil. 16 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Selain itu larutan MEA korosif sehingga perlu peralatan proses yang tahan korosi. Absorbsi H2S menggunakan absorben larutan nitrit, larutan garam alkali atau slurry besi oksida atau seng oksida juga efektif tetapi absorben tidak bisa diregenerasi sehingga biaya operasional mahal karena konsumsi absorben besar. Pemurnian biogas (juga gas lain) dari kandungan H2S menggunakan iron chelated solution memberikan banyak kelebihan (Wubs, 1994). Kelebihan tersebut diantaranya adalah efektifitas penyerapan H2S tinggi, larutan absorben dapat diregenerasi sehingga biaya operasional murah. Kelebihan lain yang tidak ada pada proses lain adalah sulfur yang terpisahkan dari biogas berupa sulfur padat atau paling tidak berupa residu yang mudah dan aman dalam pembuangannya sehingga tidak mencemari lingkungan. Istilah chelated pada absorben ini adalah senyawa kimia dalam bentuk cincin heterosiklis yang mengandung ion logam yang terikat secara koordinatif oleh minimal dua ion non metal. Chelated agent yang biasa digunakan adalah EDTA ( Ethylene Diamine Tetra Acetate ) (Sax, 1987). Iron chelated solution dibuat dengan melarutkan senyawa garam besi (misal FeCl2) ke dalam larutan EDTA (Horikawa, 2004). Bahan- bahan yang digunakan dalam pembuatan garam FeCl2. 1. Hidrochloric Acid ( HCl ). Karakteristik umum : Ø Berat molekul

: 36,461 gr/mol

Ø Bentuk fisik

: cair ( 1 atm , 30 C )

Ø Warna

: Bening kekuning – kuningan

Ø Densitas

: 1,1642 gr/cm 3

Ø Fasa

: Liquid 17 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Ø Solubility in water

: Fully miscible

Ø Melting point

: - 26 0C ( 38 % solution )

Ø Boiling point : 48 0 C ( 38 % solution ) Ø Sifat kimia ; sangat korosif , non flammable. ( Perry, 1997 ) Hidrochloric Acid (HCl) merupakan asam manopraktik. Hal ini berarti bahwa HCl dapat mengalami ionisasi sehingga melepas ion H+. Di dalam ion H+ akan bergabung dengan molekul H2O membentuk ion H3O+, sedangkan ion lain yang terbentuk adalah ion Cl- karena sifat asamnya sangat kuat penanganan HCl harus dilakukan sebaik mungkin untuk menghindari efek yang dapat ditimbulkan dalam tubuh manusia, antara lain gangguan pernafasan, iritasi mata dan iritasi pada kulit. Dalam kehidupan sehari–hari HCl banyak sekali digunakan baik dalam industri maupun dalam laboratorium penelitian.

2. Ethylene Diamine Tetra Acetic (EDTA) Karakteristik umum : Ø Berat molekul : 372,237 gr/mol Ø Bentuk fisik

: Kristal

Ø Warna

: Putih

Ø Densitas

: 0,86 gr/cm

Ø Fasa

: Solid

Ø Melting point : 273 – 245 o C Ø Sifat kimia

: Korosif , non flammable ( Perry, 1997 )

18 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Ethylene diamine tetra acetic (EDTA) merupakan senyawa kimia yang biasa digunakan dalam proses penggaraman (chelating agent). Senyawa ini biasa disintetis dari ethylene diamine tormaldyhyde, air, dan sodium sianida. 2.2.

Motor Bakar Motor bakar merupakan salah satu mesin penggerak mula yang mempunyai peranan penting sebagai tenaga penggerak berbagai macam peralatan dari kapasitas kecil sampai besar. Jenis peralatan yang digerakkan adalah peralatan yang tidak bergerak (stationer). Motor bakar terdiri dari motor dengan kerja bolak balik (reciprocating engine) dan motor dengan kerja putar (rotary engine). Motor dengan kerja bolak-balik terdiri dari motor bensin (Otto) dan motor Diesel, dengan sistem 2 tak maupun 4 tak. Perbedaan utama motor bensin (Otto) dengan motor diesel adalah pada sistem penyalaannya. Motor bensin dengan bahan bakar bensin dicampur terlebih dahulu dalam karburator dengan udara pembakaran sebelum dimasukkan ke dalam silinder (ruang bakar), dan dinyalakan oleh loncatan api listrik antara kedua elektroda busi. Karena itu motor bensin dinamai juga Spark Ignition Engines.

2.2.1. Unjuk Kerja Motor Bakar Kinerja suatu motor bakar diperoleh dengan serangkaian uji unjuk kerja. Beberapa paramater penting yang berpengaruh pada unjuk kerja motor bakar adalah sebagai berikut:

19 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

a.

digilib.uns.ac.id

Torsi dan Daya Poros. Torsi adalah ukuran kemampuan mesin untuk menghasilkan kerja. Dalam prakteknya, torsi dari mesin berguna untuk mengatasi hambatan sewaktu kendaraan jalan menanjak, atau waktu mempercepat laju kendaraan (otomotif). Besar torsi dapat dihitung dengan rumus: T

=

Ne 30.N e = p .n æ 2.p .n ö ç ÷ è 60 ø

(1)

dimana : T : torsi

(N.m)

Ne : daya poros/daya efektif

(Watt)

n : putaran poros engkol

(rpm)

Putaran poros engkol diukur dengan menggunakan tachometer. b. Tekanan Efektif Rata-Rata (Brake Mean Effective Pressure = bmep) Tekanan efektif rata-rata didefinisikan sebagai tekanan teoritis (konstan), yang apabila mendorong torak sepanjang langkah kerja dari motor dapat menghasilkan tenaga (tenaga poros).

bmep =

kerja per siklus volume langkah torak

(2)

bmep =

Ne VL .z.n.a

(3)

dimana : bmep

: tekanan efektif rata-rata

(kg/m2 atau Pa)

Ne

: daya poros/daya efektif

(watt)

VL

: Volume langkah torak per silinder (m3) : [luas penampang torak, m2] x [panjang langkah torak (m)] 20 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Z

: jumlah silinder

N

: putaran poros engkol

a

: jumlah siklus per putaran,

(rpm)

siklus putaran

: 1, untuk motor 2 tak : ½, untuk motor 4 tak. c. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik. Pemakaian bahan bakar spesifik menyatakan banyaknya bahan bakar yang dikonsumsi mesin per jam untuk setiap daya kuda yang dihasilkan. Harga pemakaian bahan bakar spesifik yang lebih rendah menyatakan efisiensi yang lebih tinggi. Jika dalam suatu pengujian mesin diperoleh data mengenai penggunaan jumlah bahan bakar (kg bahan bakar/jam), dan dalam waktu 1 jam diperoleh tenaga yang dihasilkan N, maka pemakaian bahan spesifik dihitung sebagai berikut :

B

=

Gf

(4)

N

dimana : B : pemakaian bahan bakar (kg bahan bakar/jam.W) Gf : jumlah bahan bakar yang digunakan (kg bahan bakar/jam) N : jumlah tenaga yang dihasilkan per waktu (W) d. Efisiensi Total Menyatakan efisiensi pemanfaatan panas dari bahan bakar untuk diubah menjadi tenaga berguna. Besar efisiensi total dapat dihitung dengan :

he

=

Ne x 100% G f .Qc 21 commit to user

(5)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

dimana : he : efisiensi termal efektif

(%)

Ne : daya efektif

(W)

Gf : jumlah BB yang dipergunakan

(kg bahan bakar/s)

Qc : nilai kalor bahan bakar

(J/kg bahan bakar)

2.2.2. Kelengkapan Modifikasi Modifikasi dari mesin otto (motor bensin) cukup mudah karena mesin sudah didesain untuk beroperasi pada campuran udara/bahan bakar dengan pengapian busi. Beberapa modifikasi yang dapat dilakukan adalah: Ø Modifikasi saluran masuk bahan bakar dan udara. Ø Modifikasi rasio kompresi. Ø Waktu pengapian Modifikasi dasar adalah merubah campuran udara dan bahan bakar di dalam karburasi. Perbandingan massa udara dan massa bahan bakar untuk pembakaran sempurna dapat dilihat pada

Tabel 2.4. Perbandingan massa udara dan massa bensin pada pembakaran sempurna adalah 15. Perbandingan massa udara dan massa biogas dengan kadar CH4 50% adalah 4.6. Dengan dasar ini, saluran campuran bahan bakar bensin dan udara yang semula menggunakan karburasi, maka pada biogas dibuat peralatan pencampur yang dapat menghasilkan campuran untuk terjadinya pembakaran yang baik.

22 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Tabel 2.4. Perbandingan jumlah udara dan jumlah bahan bakar untuk pembakaran sempurna (Suyitno, 2009). No Bahan Bakar

1. 2. 3.

Bensin Methane Biogas 50% CH4 + 50% CO2

Perbandingan massa udara terhadap massa bahan bakar 15,05 17,16 4,6

Perbandingan volume udara terhadap volume bahan bakar 5275 9 5,8

Besarnya rasio kompresi dapat mempengaruhi efisiensi dari motor bakar. Secara umum dikatakan bahwa dengan rasio kompresi yang lebih tinggi akan diperoleh peningkatan efisiensi sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 2.3. Perbandingan kompresi yang umum pada motor bensin adalah 710. Perbandingan kompresi bukanlah perbandingan tekanan. Perbandingan kompresi (r) sendiri didefinisikan sebagai berikut:

(6) Untuk biogas, rasio kompresi direkomendasikan tidak lebih dari 13 (Mitzlatf, 1988). Semakin tinggi rasio kompresi dapat meningkatkan temperatur campuran udara bahan bakar. Hal ini dapat menyebabkan penyalaan sendiri yang tidak terkontrol dan proses pembakaran yang tidak rata. Keduanya dapat menjadi hal yang merugikan untuk mesin.

23 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Gambar 2.3. Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi dengan perbandingan panas spesifik Cp/Cv = 1,4 (Cengel, 2006).

Kecepatan pembakaran dari biogas lebih rendah dari kecepatan pembakaran bensin. Penyebabnya adalah biogas mengandung CO2 dalam konsentrasi yang cukup tinggi. Kecepatan pembakaran campuran udara bahan bakar selama satu langkah pembakaran pada motor bensin sangat mempengaruhi efisiensi motor bensin tersebut. Sebagaimana diketahui bahwa waktu yang tersedia untuk sempurnanya pembakaran dalam ruang bakar motor bensin sangatlah singkat. Sebagai gambaran, pada motor bensin yang beroperasi pada 3000 rpm, maka waktu yang tersedia untuk pembakaran selama satu langkah adalah 1/100 detik.

24 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Pembakaran mulai terjadi dari sumber pengapian dan membutuhkan beberapa waktu untuk api tersebut dapat berkembang atau menyebar. Karena adanya pembakaran, maka tekanan meningkat dan puncak tekanan terjadi dekat setelah piston mencapai titik mati atas (TMA) sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 2.4. Tekanan piston yang tinggi setelah TMA menyebabkan gaya yang tinggi pada piston. Penyalaan premature atau tekanan yang terlalu tinggi setelah TDC akan mengonsumsi kerja atau daya tambahan dari piston padahal piston membutuhkannya untuk menekan melawan pembakaran dan membuang campuran gas buang. Penyalaan yang mundur atau pembakaran lambat dari campuran udara bahan bakar akan berakibat pada campuran masih terbakar ketika langkah pembakaran telah selesai dan katup buang terbuka. Akibatnya selain banyak panas terbuang dan berbahaya juga banyak energi bahan bakar terbuang bersama gas buang.

Kecepatan pembakaran dari

campuran udara bahan bakar meningkat secara signifikan sebagai fungsi dari tekanan dan temperatur aktualnya. Waktu yang sesuai dengan kecepatan pembakaran tergantung pada beberapa parameter operasi : Ø Kecepatan mesin Ø Kelebihan udara pembakaran Ø Jenis bahan bakar Ø Tekanan dan temperatur. Dalam kasus pembakaran biogas, karena kecepatan pembakarannya yang rendah, maka waktu pengapian yang dibutuhkan biasanya dapat dimajukan 100 – 150 lebih awal dari waktu pengapian standar bahan bakar bensin. 25 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Gambar 2.4. Tekanan sebagai fungsi dari sudut pengapian (Mitzlatf, 1988).

26 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

BAB III PERANCANGAN ALAT

3.1.

Prosedur Pelaksanaan Proyek Akhir Pelaksanaan kegiatan Proyek Akhir ini merupakan bagian kegiatan Pengembangan IPTEK yang berupa kegiatan diseminasi dan rancang bangun pembangkit listrik tenaga biogas (PLTBio) yang dilengkapi dengan unit kompresi biogas dilaksanakan dengan sistem kemitraan antara Universitas Sebelas Maret, Balitbang Jateng dan Pesantren ABA Klaten (lihat Gambar 3.1).

Gambar 3.1. Pola kemitraan yang dilaksanakan

Untuk terlaksananya kegiatan proyek Akhir ini, maka disusun beberapa tahap kegiatan. Kegiatan dimulai dari tahap pertama yaitu survei lokasi, potensi dan kebutuhan listrik. Kegiatan dilanjutkan dengan tahap kedua, yaitu perancangan peralatan, modifikasi dan membuat beberapa komponen genset dan alat kompresi biogas.

27 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Treatment

Dari Digester

Tabung Penampung

Kompresor

Genset

Gambar 3.2. Rancangan pembangkit listrik tenaga biogas (PLTBio)

Tahap ketiga adalah perakitan, membuat dan ujicoba PLTBio dengan alat kompresi biogas. Kegiatan kedua dilaksanakan di Pesantren ABA Klaten. Kegiatan ujicoba dilakukan untuk mengetahui dan memonitor unjuk kerja PLTBio. Kriteria yang akan dimonitor meliputi: 28 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

1.

Daya output

2.

Kestabilan listrik yang dihasilkan

3.

Tingkat kebersihan biogas setelah keluar dari alat pencucian biogas Listrik yang dihasilkan dari PLTBio kemudian dapat digunakan untuk

menunjang aktivitas kewirausahaan dan aktivitas ekonomi di pesantren ABA diantaranya adalah untuk menggerakkan alat mixer pupuk, mesin pelet pupuk, pompa air, penerangan, alat penunjang PLTBio, dan kebutuhan listrik untuk unit kompresi. Untuk memperoleh listrik 2000 W diperkirakan membutuhkan kotoran dari 20 sapi dimana diasumsikan bahwa per hari, 1 ekor sapi menghasilkan kotoran 15 kg. Padahal di lokasi tersebut terdapat 25 ekor sapi, sehingga suplai kotoran sapi dapat dijamin kontinuitasnya. Analisis mengenai kebutuhan sapi dan kotoran sapi untuk menghasilkan listrik 2000 W dapat dilihat pada tabel di bawah. Tabel 3.1. Analisis kebutuhan kotoran sapi untuk menghasikan listrik 2000 W Jumlah Sapi Asumsi kotoran/sapi Jumlah kotoran Asumsi: 1 sapi membutuhkan digester Kebutuhan digester total Asumsi hasil (bervariasi 16-30%) Perkiraan hasil biogas Gas methana Nilai kalor methane Nilai kalor biogas (55% methane) Densitas biogas Perkiraan hasil biogas Potensi energi

Operasi listrik 10 jam (Efisiensi 100%) Operasi listrik 3 jam (Efisiensi 30%) 29 commit to user

20 15 300 0,0545 1,09 16% 4,189 2,304 50,2 27,6 0,717 3,0035782 82,9

ekor kg/hari kg/hari m3 m3 biogas m3 biogas / hari m3 / hari kJ/g MJ/kg kg/m3 kg MJ

2,3 kW 2,3 kW

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Survei Lokasi - Potensi 1500 kg kotoran sapi/hari - Terdapat digester kapasitas 13 m3

Merancang Alat Pencucian biogas Merancang Alat Kompresi Biogas Modifikasi Genset

Membuat Alat Pencucian biogas Membuat Alat Kompresi Biogas Membuat PLTBio

Uji Coba dan analisis - Daya output - Kebutuhan biogas - Kualitas Biogas - Keekonomian

- daya output 2000 W - Listrik yang dihasilkan stabil - Pencucian biogas bekerja - Perbandingan biaya dengan Listrik PLN

Laporan dan serah terima

Selesai

Gambar 3.3. Tahap kegiatan proyek Akhir

30 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

3.2.

digilib.uns.ac.id

Pemurnian (Pencucian Biogas).

3.2.1. Bahan dan Alat yang Digunakan : a. EDTA (Ethylene Diamine Tetra Acetic Acid). b. HCl (Hydroclorid Acid). c. Aquadest. d. Limbah besi dari industry mesin bubut. e. Biogas. 3.2.2. Komponen – Komponen Utama Pencucian. 1. Digester. Berfungsi sebagai tempat proses penguraian material organik yang terjadi secara anaerob ( tanpa oksigen ). 2. Menara Absorber. Berfungsi sebagai tempat pemisahan biogas dari unsur gas H2S dengan cara mengantarkan aliran biogas dengan larutan Fe - EDTA. 3. Pompa. Berfungsi untuk mengalirkan larutan Fe - EDTA dari tangki penampung menuju ke menara absorber. 4. Menara adsorber. Berfungsi sebagai tempat pemisahan biogas dari unsur gas H2O dengan cara melewtkan biogas kedalam silica gel 5. Tangki penampung. Berfungsi sebagai penampung larutan Fe - EDTA 6. Tabung pengendap. Berfungsi sebagai tempat pengendapan partikel – partikel sulfur dari larutan absorben yang terserap oleh larutan. 7. Regenerator. Berfungsi sebagai meregenerasi larutan FE 2+ menjadi FE 3- dengan cara mengontakan larutan dengan udara luar. 31 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

8. Aerator. Berfungsi sebagai alat untuk memasukkan udara kedalam tangki regenerator.

3.2.3. Diagram Alir Rangkaian Pencucian Biogas.

Gambar 3.4. Diagram alir proses pencucian biogas

Keterangan Alat : 1.

Digester.

5. Tangki Penampung.

2.

Menara Absorber.

6. Tangki Pengendap.

3.

Pompa.

7. Regenerator.

4.

Menara Adsorber.

8. Aerator

32 commit to user

3.2.4. Proses Kerja Diagaram Alir : ·

Biogas. Biogas mengalir dari digester (1) menuju ke menara absorber (2) untuk dikontakan dengan Fe – EDTA agar kandungan H2S dari biogas tersebut berkurang, setelah itu biogas mengalir ke menara adsorber (4) untuk dikontakan dengan silica gel agar kandungan H2O dari biogas

tersebut berkurang, kemudian biogas menuju kekompresor.digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id ·

Larutan Absorben ( Fe – EDTA ). Absorben dari tanki penampung (5) dipompakan oleh pompa (3) menuju menara absorber (2) untuk dikontakan dengan biogas, setelah kontak dengan biogas absorben mengalir menuju tanki pengendap (6) untuk diendapkan (disaring) sulfurnya, kemudian mengalir menuju ke regenerator (7) untuk dikembalikan kandungannya seperti semula & siap untuk dikontakan dengan biogas, dari regenerator absorben mengalir menuju ke tanki penampung.

·

Udara. Udara dipompakan dari luar menuju ke regenerator (7) dengan menggunakan aerator (8), hal ini berfungsi untuk mengubah Fe2+ menjadi Fe3+

3.2.5.

Cara Pembuatan Absorben.

3.2.5.1. Pembuatan Garam FeCl2 : 1. Mempersiapkan gelas beker 1000 ml. 2. Menuang HCl teknis 600 ml ke dalam gelas beker. 3. Memasukkan besi bekas 120 gram ke dalam gelas beker. 4. Melakukan pengadukan selama 30 menit. 5. Memberikan waktu tinggal reaksi selama 3 jam. 6. Melakukan penyaringan endapan garam FeCl2. 7. Memindahkan FeCl2 ke dalam wadah dan mengeringkannya. 8. Menghaluskan FeCl2 setelah dikeringkan. 9. Memisahkan padatan kasar dan halus menggunakan saringan.

33

commit to user

10. Menghaluskan kembali padatan yang kasar, kemudian mengayak kembali. 11. Bagian yang tidak lolos pengayakan dikumpulkan di tempat penyortiran. 3.2.5.2. Pembuatan Absorben Fe-EDTA 0,2 M 4 liter : 1. Mengambil 297,92 gr EDTA dan menempatkannya ke dalam ember. perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 2. Menambahkan aquadest ke dalam ember. 3. Mengaduk hingga semua EDTA larut. 4. Menambahkan aquadest hingga volume larutan 4 liter. 5. Mengambil 88,9 gr FeCl2 dan memasukkannya ke dalam larutan EDTA. 6. Mengaduk hingga semua FeCl2 larut. 7. Mendiamkan beberapa saat, hingga pengotor yang ada dalam larutan mengendap. 8. Menyaring larutan Fe - EDTA dan memasukkanya ke dalam jerigen. 3.3.

Genset Genset yang digunakan dalam proyek akhir ini mempunyai spesifikasi standar sebagai berikut : Engine Type

: 1 cylinder, 4 stroke, pendinginan udara, OHV

Bore x stroke

: 68 x 45 mm

Displacement

: 163 cm

Rasio kompresi

: 8,5:1

Max. Output

: 5,5 HP/4,1 kW

Rated Output

: 4,6 HP/3,5 kW

Max Torque

: 10,8 Nm

Ignition System

: Transistor magneto 34

commit to user

Silinder motor bakar terbuat dari alumunium paduan dan diberi sirip pendingin. Kepala silinder yang menutup silinder terbuat dari alumunium dan dilengkapi juga dengan sirip pendingin. Kepala silinder ini juga dilengkapi dengan busi yang menimbulkan percikan bunga api dan mekanisme katup isap dan katup buang. Sistem pengapian adalah sistem magnet. Pemutus arus, komponen pengapian dan sebagainya dari sistem pengapian ditempatkan di dalam roda gayanya. Sedangkan puli untuk menstart dipasang pada ujung perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id poros engkol. 3.3.1. Modifikasi pada Genset. 3.3.1.1 Kompresi a. Katup

Gambar 3.5. Mekanisme Katup Mekanisme katup pada genset menggunakan model katup OHV (Over Head Valve), yaitu dengan ciri–ciri: - Katup menggantung. - Poros cam terletak di bawah. - Katup di kepala silinder. Perubahan yang dilakukan dengan penyetelan katup, yaitu dengan: - Katup masuk (standart 0,25 mm). - Celah katup 0,30 mm– 0,35 mm. - Katup buang (standart 0,35). - Celah katup: 0,40 mm – 0,50 mm.

35

commit to user

b.

Kepala silinder

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Gambar 3.6. Silinder Head Modifikasi pada bagian ini dilakukan dengan membubut kepala silinder sebesar 0,5 mm dengan tujuan untuk menaikkan rasio kompresi. Hal ini dimaksudkan agar campuran bahan bakar (biogas) dan udara dapat lebih mudah dibakar di ruang bakar. 3.3.1.2 Karburator

Gambar 3.7. Karburator Berfungsi untuk mencampur udara dan bahan bakar (biogas) dengan perbandingan tertentu yang akan masuk ke dalam ruang bakar.

36

commit to user

3.3.1.3 Pengapian a. Busi

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Gambar 3.8. Busi Loncatan bunga api pada sebuah busi yang dihubungkan dengan sebuah kabel pada terminal yang berada di bagian atas dari busi, ujung kabel yang lain berhubungan dengan sumber daya tegangan tinggi. Bunga api menyalakan campuran yang berada diselatannya kemudian

menyebar

keseluruh

arah

dalam

ruang

bakar.

Pembakaran tidak terjadi serentak, tapi bergerak secara progresif melintasi campuran yang belum terbakar. Pembakaran dimulai di tempat yang paling panas yaitu dekat busi. Busi tidak boleh terlalu panas, karena akan memudahkan terbentuknya endapan karbon pada permukaan isolatornya (porselen) dan dapat menimbulkan hubungan singkat. b. Alat pembangkit tegangan tinggi (Koil)

Gambar 3.9. Koil Tegangan antara 5000 sampai dari 10000 V harus diberikan pada elektroda tengah agar dapat terjadi loncatan bunga api antara 37

commit to user

celah atau eleltroda busi tegangan tinggi dapat dihasilkan sebagai berikut: Magnit à interuptor yang menaikkan tegangan dengan penahanan arus à coil penyalaan transformator.

yang dipasang perpustakaan.uns.ac.idMagnet permanen ditempatkan pada roda penerusdigilib.uns.ac.id pada poros engkol. Inti besi ditempatkan sebagai stator. Magnet berputar bersama dengan roda penerus dan antara inti besi dengan magnet terdapat celah kecil. Medan magnet berubah–ubah karena perputaran magnet dan menimbulkan listrik dalam lilitan primer pada inti besi. Sirkuit dilengkapi dengan titik kontak. Akibat gerakan cam, titik kontak terbuka maka akan terjadi loncatan bunga api pada busi. Kenaikan tegangan pada transformator yang terdiri dari lilitan primer dan sekunder inilah yang dibutuhkan oleh busi. Kapasitor yang disisipkan dalam sirkuit akan menghindari terjadinya loncatan api pada titik kontak akibat tegangan tinggi yang timbul dalam lilitan sekunder.

38

commit to user

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1.

Pencucian Biogas dari Unsur H2S dan H2O Dalam proyek akhir ini penyerapan gas H2S dalam biogas dilakukan

dengan larutan Fe-EDTA sebagai absorben. Limbah besi dari industri mesin perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id bubut dilarutkan kedalam HCl membentuk garam FeCl2. Rangkaian alat penyaring H2S dan H2O yang dirancang untuk proyek akhir ini terdiri dari adsorber, absorber, tabung penampung, regenerator, dan pemisah partikel. Adapun skema rangkaian alatnya ditunjukan seperti pada Gambar 3.4. Rancangan tersebut dilengkapi dengan tangki penampung. Fungsi dari tangki penampung adalah untuk memudahkan kontrol laju alir agar laju alir absorben tetap stabil. Proses start up rangkain alat adalah sebagai berikut: 1.

Memasukkan absorben ke dalam tangki pengendapan dan tanki penampung.

2.

Menghidupkan pompa tersebut untuk mengisi menara absorber.

3.

Setelah ketiga tangki terisi absorben, aerator dihidupkan agar Fe2+/EDTA kontak dengan udara sehingga menjadi Fe3+/EDTA.

4.

Setelah aliran stabil maka kran over flow dibuka untuk mengatur besar kecilnya laju aliran dalam tabung. Besarnya efektivitas larutan Fe-EDTA untuk menyaring H2S

dinyatakan dalam gram H2S yang tersaring setiap jamnya. Dari hasil pengujian diperoleh hasil bahwa terdapat 1,76 g H2S yang dapat disaring per jam dari aliran biogas. Sedangkan besarnya efektivitas silika gel untuk menyerap H2O dinyatakan dalam perubahan massa silika gel setiap jamnya. Dari hasil pengujian diperoleh hasil bahwa terdapat 5 g H2O yang dapat disaring per jam dari aliran biogas. Dari kedua hasil ini dapat disimpulkan bahwa larutan FeEDTA dan silika gel mampu membersihkan biogas dari unsur H2S dan H2O dengan cukup efektif. 39

commit to user

4.2.

Pengujian Unjuk Kerja Genset Untuk membangkitkan listrik antara kedua elektroda busi diperlukan perbedaan tegangan yang cukup besar. Besarnya tergantung pada faktor – faktor berikut :

perpustakaan.uns.ac.id 1. Perbandingan campuran bahan bakar dan udara.

digilib.uns.ac.id

2. Kepadatan campuran bahan bakar dan udara. 3. Jarak antara kedua elektroda serta bantuk elektroda. 4. Jumlah molekul campuran yang terdapat diantara kedua elektroda. 5. Temperatur campuran dan kondisi operasi yang lain. Pada umumnya disediakan tegangan yang lebih besar untuk menjamin agar selalu terjadi loncatan api listrik di dalam keadaan antara 5.000 – 10.000 volt. Hal ini disebabkan juga kondisi operasi yang berubah–ubah sebagai keausan mesin yang tidak dapat dihindari. Makin padat campuran bahan bakar dan udara makin tinggi tegangan yang diperlukan untuk jarak elektoda yang sama. Karena itu diperlukan tegangan yang lebih tinggi bagi motor dengan perbandingan kompresi yang besar. Hal ini perlu mendapat perhatian terutama apabila tekanan campuran yang masuk ke silinder itu tinggi dan loncatan listrik ditentukan pada waktu torak berada lebih dekat pada TMA. Makin besar jarak elektroda busi makin besar pula perbedaan tegangan yang diperlukan untuk memperoleh intensitas api listrik yang sama. Jumlah minimum molekul banyak tergantung di antara kedua elektroda pada waktu terjadi loncatan listrik yang sangat menentukan apakah penyalaan dapat berlangsung sebaik–baiknya. Karena jumlah molekul banyak tergantung pada perbandingan campuran, jumlah gas sisa, temperatur dan kondisi operasi yang lain, jumlah itu dapat berubah–ubah. Dengan memperbesar jarak elektroda diharapkan jumlah minimum itu dapat dicapai walaupun keadaan operasi berubah–ubah. Akan tetapi, jumlah elektroda juga menentukan besarnya tegangan.

Pada

mesin genset ini menggunakan sistem penyalaan magneto dimana medan magnet di dalam kumparan primer dan sekunder dibangkitkan oleh putaran 40

commit to user

magnet permanen. Apabila magnet dibangkitkan, maka akan berubah–ubah dari harga maksimum positif menuju harga maksimum negatif dan sebaliknya. Pada waktu medan magnet turun dari harga maksimum positif, maka akan terinduksi tegangan dan arus listrik di dalam kumparan primer. Arus primer ini membangkitkan medan magnet pula yang menentang perubahaan medan magnet dari magnet yang berputar. Dengan demikian medan magnet (total) yang melingkupi kumparan primer tetap konstan (tinggi) meskipun besarnya perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id medan magnet didalamnya turun pada waktu magnet permanen berputar menjauhi katup. Akan tetapi pemutus arus segera terbuka sehingga arus primer itupun terputus. Di dalam kumparan sekunder akan terinduksi tegangan tinggi sehingga terjadi loncatan listrik diantara kedua elektroda busi. Gerakan katup isap dan katup buang dapat dilihat pada Tabel 4.1. Tabel 4.1 Gerakan katup isap dan katup buang Katup isap Mulai terbuka Tertutup Mesin (0sudut (0sudut 4 engkol) engkol) Langkah 10 – 30 45 – 90 sebelum TMA sesudah TMB

4.3.

Katup buang Mulai terbuka Tertutup (0sudut (0sudut engkol) engkol) 45 – 90 15 – 45 sebelum TMB sesudah TMA

Analisa Unjuk Kerja Genset Berbahan Bakar Biogas. Terdapat empat indikator penting dalan unjuk kerja suatu motor bakar dan genset, yaitu torsi, bmep, efisiensi volumetrik dan efisiensi total. Torsi merupakan ukuran kemampuan mesin untuk melakukan kerja. Dari hasi pengujian genset berbahan bakar biogas, dapat diperoleh torsi yang diperlihatkan pada Gambar 4.1. Semakin besar beban membutuhkan torsi yang lebih besar. Pada beban 1000 W, torsi yang dibutuhkan adalah 4,1 Nm pada putaran 2320 rpm. Torsi yang terjadi ternyata lebih rendah dari torsi maksimum spesifikasi standar genset berbahan bakar bensin sebesar 10,8 Nm. Hal ini dapat dimengerti karena energi yang terkandung dalam biogas lebih rendah dari energi yang terkandung dalam bensin.

41

commit to user

Torsi (Nm)

4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 perpustakaan.uns.ac.id 0,5 0,0 0

digilib.uns.ac.id

200

400

600

800

1000

1200

Beban (W)

Gambar 4.1. Torsi mesin berbahan bakar biogas.

Di dalam mesin berbahan bakar gas, efisiensi volumetrik merupakan kemampuan dari engine untuk memasukkan dan mengeluarkan sejumlah campuran gas bahan bakar dan udara. Secara definisi, efisiensi volumetrik adalah perbandingan volume fluida kerja (bahan bakar dan udara) yang secara aktual dimasukkan (yang diukur pada tekanan dan temperatur tertentu) terhadap volume langkah piston. Sedangkan untuk mesin berbahan bakar cair, efisiensi volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan volume udara yang ditarik

ke

dalam

silinder

dengan

volume

langkah

piston.

(http://www.answers.com/topic/volumetric-efficiency). Secara umum dapat dinyatakan bahwa mesin yang mempunyai efisiensi volumetrik tinggi akan mampu bekerja pada rpm yang tinggi dan menghasilkan daya total yang lebih banyak karena rendahnya rugi-rugi daya hambat udara yang bergerak masuk dan keluar silinder. Pada pengujian mesin berbahan bakar biogas, terlihat bahwa pada saat idle, efisiensi volumetriknya rendah yaitu sekitar 16%. Pada beban yang lebih tinggi, efisiensi volumetriknya meningkat. Efisiensi volumetrik genset berbahan bakar biogas pada beban 200-1000 W berada pada kisaran 43-64%. 42

commit to user

Efisiensi Volumetrik

70% 60% 50% 40% 30%

20% perpustakaan.uns.ac.id 10%

digilib.uns.ac.id

0% 0

200

400

600

800

1000

1200

Beban (W)

Gambar 4.2. Efisiensi volumetrik mesin berbahan bakar biogas.

Dari penelitian yang lain disebutkan bahwa efisieni volumetrik genset dengan bahan bakar minyak tanah akan sangat rendah. Pada beban 1 kW, efisiensi volumetrik yang diperoleh adalah sekitar 30%. Nilai yang rendah ini diakibatkan oleh setingan throtle yang ditutup sebagian pada saat menggunakan bahan bakar minyak tanah (Bhavin Kanaiyalal Kapadia, 2006). Menurut Heywood, besarnya efisiensi volumetrik maksimum pada motor bensin standar adalah sekitar 80-90% (Heywood, J.B, 1988). Pada pengujian genset berbahan bakar biogas pemasukan biogas dilakukan dengan membuat saluran bahan bakar udara yang dipasang dekat dengan katup masuk. Dengan modifikasi ini karburator dan governor tidak difungsikan lagi. Akibatnya efisinsi volumetrik meningkat dibandingkan dengan genset berbahan bakar minyak tanah yang sebagian throttlenya ditutup. Dari Gambar 4.2 juga terlihat bahwa perubahan efisiensi volumetrik hampir sama untuk semua beban karena governor tidak difungsikan dan pemasukan bahan bakar udara hanya fungsi dari tarikan piston dalam ruang bakar. Penyebab tingginya efisiensi volumetrik genset berbahan bakar biogas ini juga dikarenakan terdapatnya sedikit tekanan biogas masuk. Sebelum biogas masuk ke dalam ruang bakar, biogas ditekan pada tekanan rata-rata 11 psig untuk memudahkan penyalaan dan menstabilkan putaran mesin. 43

commit to user

Bmep adalah indikator unjuk kerja motor bakar yang menyatakan perbandingan antara kerja dan volume silinder. Mesin yang mempunyai bmep tinggi berarti mampu menghasilkan kerja yang lebih tinggi. Besarnya bmep pada motor bakar adalah 850-1050 kPa pada torsi masksimumnya (Heywood, 1988). Besarnya bmep dari pengujian motor bakar berbahan bakar biogas adalah 320 kPa pada beban 1000 W sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 4.3. Semakin besar beban akan diperoleh peningkatan bmep. digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 350

bmep (kPa)

300 250 200 150 100 50 0 0

200

400

600

800

1000

Beban (W)

Gambar 4.3. Bmep mesin berbahan bakar biogas.

Gambar 4.4. Konsumsi bahan bakar spesifik mesin berbahan bakar biogas.

44

commit to user

1200

Menurut Heywood, besarnya konsumsi bahan bakar spesifik untuk motor bensin standar adalah 75 mg/J atau 0,0001 cc/J

(Heywood, 1988).

Dengan menggunakan biogas, karena AFR yang rendah menyebabkan jumlah bahan bakar yang diperlukan lebih tinggi. Dengan biogas, semakin besar beban menyebabkan konsumsi bahan bakar spesifik menurun. Pada beban 1000 W sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 4.4 diperoleh konsumsi bahan bakar perpustakaan.uns.ac.id spesifik sebesar 1100 mg/J atau 0,6 cc/J.

digilib.uns.ac.id

16%

Efisiensi Total

14%

Eksperimen

12%

Kapadia, 2006

10% 8% 6% 4% 2% 0% 0

200

400

600

800

1000

1200

Beban (W)

Gambar 4.5. Efisiensi total mesin berbahan bakar biogas.

Ukuran dari unjuk kerja suatu motor bakar yang lebih realistis adalah efisiensi termal atau efisiensi total. Gambar 4.5 menunjukkan efisiensi total mesin berbahan bakar biogas. Terlihat bahwa efisiensi total memingkat seiring dengan meningkatnya beban. Pada beban 1000 W dapat diperoleh efisiensi total sebesar 15%. Nilai ini memang lebih rendah dari motor bakar berbahan bakar bensin yang berkisar antara 25-32% atau solar yang berkisar antara 3040% pada umumnya

(Mitzlatf, 1988). Hal ini disebabkan karena biogas

mempunyai nilai kalor yang lebih rendah dari nilai kalor bensin sehingga pada saat dibakar menghasilkan torsi yang rendah. Selain itu, campuran udara dengan biogas sangat sensitif terhadap pembakaran dalam ruang bakar. 45

commit to user

Perubahan campuran udara bahan bakar sedikit saja dapat menyebabkan ketidakstabilan nyala dan akibatnya juga tidak stabilnya putaran mesin. Karena kandungan CO2 dalam biogas, pembakaran biogas pada umumnya lebih lambat dari pembakaran bensin. Akibatnya pada putaran mesin yang tinggi, pembakaran biogas dalam ruang bakar menjadi tidak sempurna dan akibatnya efisiensinya turun. Harga efisiensi motor berbahan bakar biogas yang rendah juga diperoleh oleh Kapadia sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.5 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id (Kapadia, 2006). Efisiensi motor bakar berbahan bakar biogas dari Kapadia sedikit lebih tinggi dari hasil eksperimen ini karena menggunakan premixed charged induction sehingga campuran udara biogas lebih baik dan pembakaran yang terjadi dapat lebih sempurna.

46

commit to user

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.

Kesimpulan Dari proyek akhir ini dapat disimpulkan beberapa hal :

1. Pembangkit listrik tenaga biogas telah berhasil dirancang bangun dan perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id diujicoba. 2. Pemurnian biogas dari H2S telah dapat dilakukan dengan metode absorbsi dan berhasil mengabsorb 1,76 g H2S per jam. 3. Penyaringan biogas terhadap unsur H2O telah dapat dilakukan dengan silika gel dan berhasil mengadsorb 5 g H2O per jam. 4. Torsi, bmep, dan unjuk kerja motor bakar berbahan bakar biogas masih lebih rendah dibandingkan dengan bahan bakar bensin. 5. Semakin besar beban menyebabkan efisiensi total motor berbahan bakar biogas meningkat. Efisiensi total dari motor bakar berbahan bakar biogas adalah sekitar 15% pada beban 1000W. 5.2.

Saran 1. Perlunya dilakukan penelitian lanjutan mengenai aspek ekonomi pembangkit listrik tenaga biogas. 2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk meningkatkan efisiensi total dari motor bakar berbahan bakar biogas. 3. Perlu diteliti dalam jangka waktu yang lebih panjang untuk efektivitas pencucian biogas dari H2S dan H2O.

47

commit to user

RANCANG BANGUN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BIOGAS TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Mencapai Gelar Ahli Madya Program Diploma III Teknik Mesin perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Disusun oleh : SUKOYO I 8606018

PROGRAM DIPLOMA III TEKNIK MESIN OTOMOTIF FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2009 i

commit to user

LEMBAR PERSETUJUAN

Proyek Akhir dengan Judul “Rancang Bangun Pembangkit Listrik Tenaga Biogas” telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan Tim Penguji Proyek Akhir Program Studi DIII Teknik Mesin Otomotif Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret perpustakaan.uns.ac.id Surakarta.

Pada Hari

:

Tanggal

:

digilib.uns.ac.id

Pembimbing 1

Pembimbing 2

Dr.Techn.Suyitno,ST.MT.

Nurul Muhayat, ST, MT.

NIP. 132 297 382

NIP. 19700323 199802 1001 ii

commit to user

LEMBAR PENGESAHAN Proyek Akhir ini telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji Proyek Akhir Program Studi DIII Teknik Mesin Otomotif Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima untuk memenuhi syarat guna memperoleh gelar Ahli Madya. perpustakaan.uns.ac.id Pada Hari : Tanggal

digilib.uns.ac.id

:

Tim Penguji Proyek Akhir

:

Dosen Penguji

Tanda Tangan

Ketua Penguji : Dr. Techn. Suyitno, ST, MT. NIP Penguji II NIP Penguji III NIP

(

)

(

)

(

)

(

)

: 132 297 382 : Nurul Muhayat, ST, MT. : 197003231998021001 : Ir. Augustinus Sudjono, MT. : 195110011985031001

Penguji IV

: Wibowo, ST, MT.

NIP

: 196904251998021001

Mengetahui,

Disahkan Oleh,

Ketua Program D3 Teknik Mesin

Koordinator Proyek Akhir

Zainal Arifin, ST, MT

Jaka Sulistya Budi, ST

NIP. 19730308 200003 1 001

NIP. 19671019 199903 1 001 iii

commit to user

MOTTO

“Pendidikan itu adalah perhiasan di waktu senang dan tempat berlindung di waktu susah.” “Menyia - nyiakan waktu berarti menyia - nyiakan hidup, tapi menguasai waktu berarti menguasai hidup dan memanfaatkaannya dengan sebaik mungkin.” perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id “Lebih baik terlambat daripada tidak sama sekali."

iv

commit to user

PERSEMBAHAN

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Karya ini kupersembahkan untuk : Alm. Bapak & ibu tercinta Dan kakak adikku tersayang

v

commit to user

ABSTRAK Tugas akhir ini bertujuan untuk rancang bangun pembangkit listrik tenaga biogas. Bahan bakar utama dari motor penggerak untuk menggerakkan generator adalah biogas sebagai pengganti bahan bakar bensin. Modifikasi yang perlu dilakukan adalah dengan penggantian karburasi standar perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id dengan karburasi buatan agar lebih mudah didalam mengatur perbandingan saluran masuk udara & biogas, selain itu juga diperlukan penggantian koil untuk memperbesar pengapian dan juga memperbesar kompresi. Dalam biogas terdapat kandungan H2S dan H2O yang dapat memperpendek umur mesin sehingga kandungan tersebut harus dikurangi dengan cara pencucian. Dalam pencucian ini menggunakan limbah besi dari mesin bubut yang digunakan sebagai absorber & Silica gel sebagai adsorber. Listrik yang dihasilkan oleh genset tersebut dimanfaatkan sebagai sumber listrik baru sebagai pengganti dari listrik PLN. Listrik yang dihasilkan genset sebesar 1000 watt dengan efisiensi total dari motor bakar sekitar 15 %. Pencucian biogas dapat mengabsorb 1,76 g H2S / jam & dapat mengadsorb H2O sebanyak 5 gr / jam.

vi

commit to user

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, hidayah dan petunjukNya serta usaha yang sungguh - sungguh sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan laporan tugas akhir ini. Merupakan satu kebahagiaan tersendiri bagi penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan tepat perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id waktu. Tugas akhir dengan judul “ RANCANG BANGUN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BIOGAS ”. Ini merupakan salah satu cara pemanfaatan energy bahan bakar pengganti bahan bakar minyak bumi. Banyak pihak yang terlibat dalam proses pembuatan alat maupun laporan tugas akhir ini, oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Allah SWT atas ridho yang telah diberikan. 2. Bapak Zainal, ST. MT selaku ketua program D3 teknik mesin. 3. Bapak Dr. Techn. Suyitno, ST. MT. dan Nurul Muhayat, ST. MT. yang selalu membimbing kami. 4. Bapak dan Ibu serta adik kakak tercinta yang telah memberikan semangat dan motivasi baik secara moril maupun spiritual sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan ini dengan penuh semangat. 5. Team proyek akhir : Joko Purnomo , Danar Mulyoko dan Septian Indra Kusuma atas kerja samanya pada pembuatan alat maupun penyelesaian laporan ini. 6. Rekan – rekan D3 otomotif 2006 & D3 Kimia 2006 atas pemberian saransaranya. 7. Semua pihak yang tidak bisa kami sebutkan satu persatu yang telah banyak membantu dalam penyusunan laporan ini. Dengan keterbatasan yang dimiliki penulis ini, terutama keterbatasan pengetahuan, keahlian, kemampuan, serta data yang diperoleh, penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih banyak kekurangan atau masih jauh dari

vii

commit to user

sempurna. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan guna perbaikan pembuatan laporan dikemudian hari. Akhirnya penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak dan semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak terutama bagi mahasiswa Diploma III Teknik Mesin Otomotif Universitas Sebelas Maret Surakata. perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id Surakarta,

Juli 2009

Penulis

viii

commit to user

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL……………………………………………………………….…i HALAMAN PERSETUJUAN…………………………………………………….…ii HALAMAN PENGESAHAN…………………………………………………….....iii MOTTO……………………………………………………………………………....iv perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PERSEMBAHAN…………………………………………………………………….v ABSTRAK……………………………………………………………………………vi KATA PENGANTAR ................................................................................................ vii DAFTAR ISI ................................................................................................................ ix DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... xi DAFTAR TABEL ....................................................................................................... xii BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................. 1 1.1. Latar Belakang ........................................................................................... 1 1.2. Perumusan Masalah ................................................................................... 3 1.3. Tujuan Proyek Akhir .................................................................................. 4 1.4. Manfaat Proyek Akhir ................................................................................ 4 BAB II DASAR TEORI ............................................................................................... 6 2.1. Biogas ......................................................................................................... 6 2.1.1. Digester .......................................................................................... 6 2.1.2. Jenis Digester ............................................................................... 11 2.1.3. Komponen Utama Digester .......................................................... 12 2.1.4. Proses Pemurnian Biogas ............................................................. 15 2.2. Motor Bakar ............................................................................................. 19 2.2.1. Unjuk Kerja Motor Bakar ............................................................ 19 2.2.2. Kelengkapan Modifikasi .............................................................. 22 BAB III PERANCANGAN ALAT............................................................................. 27 3.1. Prosedur Pelaksanaan Proyek Akhir ........................................................ 27 3.2. Pemurnian (Pencucian Biogas). ............................................................... 31 3.2.1. Bahan dan Alat yang Digunakan: ................................................. 31 3.2.2. Cara Kerja. ................................................................................... 33 ix

commit to user

3.3. Genset ....................................................................................................... 34 3.3.1. Modifikasi pada Genset ................................................................ 35 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................... 39 4.1. Pencucian Biogas dari Unsur H2S dan H2O ............................................. 39 4.2. Pengujian Unjuk Kerja Genset ................................................................. 40 4.3. Analisa Unjuk Kerja Genset Berbahan Bakar Biogas.............................. 41 perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN...................................................................... 47 5.1. Kesimpulan .............................................................................................. 47 5.2. Saran ......................................................................................................... 47 DAFTAR PUSTAKA ................................................. Error! Bookmark not defined.

x

commit to user

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Digester yang sederhana. Model floating-drum (A), fixed-dome (B), fixed-dome dengan tabung gas terpisah (C), balloon (D), jenis saluran (channel-type) dengan selubung plastik dan peneduh matahari (E) (Werner Kossmann, 1999). ............................. 14 perpustakaan.uns.ac.id Gambar 2.2. Digester jenis fixed dome yang lebih detail. 1. Tangki digilib.uns.ac.id pecampur dengan pipa masukan dan penjebak pasir. 2. Digester. 3. Kompensator dan tangki buangan. 4. Tempat gas (gasholder). 5. Pipa gas. 6. Entry hatch with gastight seal. 7. Akumulasi sludge yang tebal. 8. Pipa outlet. 9. Referensi ketinggian. 10. Buih. (Werner Kossmann, 1999). ................................................................ 15 Gambar 2.3. Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi dengan perbandingan panas spesifik Cp/Cv = 1,4 (Cengel, 2006). ............... 24 Gambar 2.4. Tekanan sebagai fungsi dari sudut pengapian (Mitzlatf, 1988). ........ 26 Gambar 3.1. Pola kemitraan yang dilaksanakan ........................................................ 27 Gambar 3.2. Rancangan pembangkit listrik tenaga biogas (PLTBio) ....................... 28 Gambar 3.3. Tahap kegiatan proyek Akhir ................................................................ 30 Gambar 3.4. Diagram alir proses pencucian biogas................................................... 32 Gambar 3.5. Mekanisme Katup……………………………………………………...35 Gambar 3.6 Silinder Head…………………………………………………………...36 Gambar 3.7. Karburator……………………………………………………………...36 Gambar 3.8. Busi………………………………………………………………….…37 Gambar 3.9. Koil…………………………………………………………………….37

Gambar 4.1. Torsi mesin berbahan bakar biogas. ...................................................... 42 Gambar 4.2. Efisiensi volumetrik mesin berbahan bakar biogas. .............................. 43 Gambar 4.3. Bmep mesin berbahan bakar biogas. ..................................................... 44 Gambar 4.4. Konsumsi bahan bakar spesifik mesin berbahan bakar biogas. ............ 44 Gambar 4.5. Efisiensi total mesin berbahan bakar biogas. ........................................ 45 xi

commit to user

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Komposisi biogas (Horikawa, 2001) ........................................................... 2

Tabel 2.1. Rasio C/N untuk beberapa kotoran hewan.................................................. 8 Tabel 2.2. Kebutuhan nutrisi dalam digester (http://www.kamase.org) ...................... 9 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id Tabel 2.3. Zat beracun yang mampu diterima oleh bakteri dalam digester (Sddimension FAO dalam Ginting, 2006). ............................................. 10 Tabel 2.4. Perbandingan jumlah udara dan jumlah bahan bakar untuk pembakaran sempurna (Suyitno, 2009).................................................. 23

Tabel 3.1. Analisis kebutuhan kotoran sapi untuk menghasikan listrik 2000 W ........ 29

Tabel 4.1 Gerakan katup isap dan katup buang .......................................................... 41

xii

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

BAB I PENDAHULUAN 1.1.

Latar Belakang Berkurangnya cadangan sumber energi dan kelangkaan bahan bakar minyak yang terjadi di Indonesia dewasa ini membutuhkan solusi yang tepat, terbukti dengan dikeluarkannya kebijakan pemerintah dalam konversi minyak tanah ke gas. Namun pemanfaatan energi fosil seperti gas bumi (LPG dan LNG) sebagai sumber energi pengganti minyak tanah perlu untuk dikaji kembali. Hal ini penting karena sumber energi tersebut memiliki jumlah cadangan yang terbatas dan bersifat tidak dapat diperbaharui lagi (non renewable) sehingga konversi minyak tanah ke gas hanya berlangsung sementara. Dengan ketersediaan cadangan energi fosil yang terbatas diiringi peningkatan konsumsi energi, memaksa banyak peneliti untuk mencari sumber energi alternatif baru yang mudah, murah, dan ramah lingkungan. Salah satu sumber energi alternatif yang saat ini cukup potensial untuk diterapkan di Indonesia adalah biogas. Biogas sangat potensial sebagai sumber energi terbarukan karena kandungan methane (CH4) yang tinggi dan nilai kalornya yang cukup tinggi yaitu berkisar antara 4.800 – 6.700 kkal/m3 (Harahap, 1980). Methane (CH4) yang hanya memiliki satu karbon dalam setiap rantainya, dapat membuat pembakarannya lebih ramah lingkungan dibandingkan bahan bakar berantai karbon panjang. Hal ini disebabkan karena jumlah CO2 yang dihasilkan selama pembakaran bahan bakar berantai karbon pendek adalah lebih sedikit. Berikut adalah gambaran komposisi biogas:

1 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Tabel 1.1. Komposisi biogas (Horikawa, 2001) Gas CH4 CO2 H2 S NO2 + O2

Digester Sludge Sistem Anaerob (% volume) 81,1 % 14,0 % 2,2 % 2,7 %

Kandungan methane yang cukup tinggi dalam biogas dapat menggantikan peran LPG dan petrol (bensin). Tapi ada kandungan lain lagi selain methane dalam biogas yang perlu adanya proses pemurnian. Gas tersebut adalah gas H2S yang dianggap sebagai pengotor dan bila ikut terbakar dan terbebas dengan udara dapat teroksidasi menjadi SO2 dan SO3 yang bersifat korosif dan bila teroksidasi lebih lanjut oleh H2O dapat memicu hujan asam. Selain H2S terdapat juga uap air dan CO2 yang tidak bermanfaat pada saat pembakaran. Biogas yang mengandung sejumlah H2O dapat berkurang nilai kalornya. Gas H2O sebagaimana gas H2S juga perlu dibersihkan dari biogas. Kandungan H2S yang cukup tinggi (2,2 %) menghasilkan pembakaran biogas yang mengandung SO2 dan SO3 yang bersifat korosif dan dapat menimbulkan hujan asam. Oleh karena itu perlu dilakukan pretreatment terhadap biogas untuk mereduksi kandungan H2S sebelum dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Dalam kenyataannya biogas yang langsung dari digester juga dapat langsung digunakan untuk menggerakan mesin otto (bensin) namun dalam pembakaran yang dihasilkan tidak stabil. Penggunaan yang terus menerus dapat mengurangi umur mesin karena dalam ruang bakar

2 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

banyak terdapat terak-terak akibat dalam biogas tersebut tidak terbakar sempurna. Dalam tugas akhir ini metode yang digunakan untuk mengurangi kadar H2S dalam biogas adalah dengan proses absorbsi menggunakan absorben larutan dari geram mesin bubut. Penggunaan absorben menggunakan larutan garam besi mempunyai beberapa keuntungan antara lain tidak korosif, dapat diregenerasi, diperoleh sulfur dalam bentuk padat sehingga mudah dan aman perlakuannya dan penyerapan H2S tinggi. 1.2.

Perumusan Masalah Dari penjelasan di atas, dapat dirumuskan suatu permasalahan yang harus diselesaikan, antara lain: 1. Apakah larutan garam besi dapat digunakan sebagai absorben yang efektif untuk mengabsorb H2S yang terdapat dalam biogas? 2. Apakah silika gel dapat digunakan sebagai adsorben yang efektif untuk mengadsorb uap air yang terdapat pada biogas? Dari uraian di atas dapat rumuskan beberapa masalah yang menarik untuk dipelajari dalam proyek akhir ini, yaitu: 1. Bagaimana teknik pemanfaatan biogas untuk dapat digunakan sebagai bahan bakar dalam motor bensin yang selanjutnya dapat digunakan untuk menggerakkan generator untuk menghasilkan listrik? 2. Bagaimana teknik pemurnian biogas dari H2S? 3. Bagaimana teknik pemurnian biogas dari H2O? 4. Berapa banyak konsumsi biogas yang diperlukan untuk menggerakkan genset dengan beban yang berbeda-beda? 5. Bagaimana efisiensi genset berbahan bakar biogas? 3 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

1.3.

digilib.uns.ac.id

Tujuan Proyek Akhir Adapun tujuan proyek akir ini adalah : 1. Membuat modifikasi motor bensin (genset) sehingga dapat digunakan untuk bahan bakar biogas. 2. Menguji genset berbahan bakar biogas untuk menghasilkan listrik sampai beban 1000 watt. 3. Membuat pemurnian biogas dari unsur H2O. 4. Membuat pemurnian biogas dari unsur H2S dengan metode absorben.

1.4.

Manfaat Proyek Akhir 1. Perkembangan Iptek. a) Hasil proyek akhir ini diharapkan dapat merumuskan paket teknologi pemurnian biogas dari kandungan sulfur yang mudah, murah, dan tidak mencemari lingkungan. b) Dapat membantu mengembangkan pemanfaatan lebih lanjut bahan bakar alternatif yaitu biogas untuk menghasilkan listrik. 2. Menunjang pembangunan. a) Hasil proyek akhir ini diharapkan mampu meningkatkan diversifikasi pemanfaatan kotoran hewan yang selama ini hanya digunakan sebagai pupuk tetapi dapat juga dijadikan bahan bakar pembangkit listrik dengan tenaga biogas. b) Listrik yang diperoleh dapat digunakan untuk menunjang kegiatan industri kecil di suatu wilayah.

4 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

3. Pengembangan institusi. Dengan keberhasilan ini diharapkan tingkat kepercayan industri terhadap kemampuan institusi Teknik Mesin UNS semakin meningkat. Dengan demikian industri semakin tertarik menjalin hubungan kerjasama dengan institusi baik untuk perbaikan proses industri maupun kerjasama yang lain.

5 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

BAB II DASAR TEORI 2.1.

Biogas Biogas ialah gas yang dihasilkan oleh mikroba apabila bahan organik mengalami proses fermentasi dalam suatu keadaan anaerobik yang sesuai baik dari segi suhu, kelembaban, dan keasaman. Pada umumnya semua jenis bahan organik bisa diproses untuk menghasilkan biogas. Namun demikian kebanyakan bahan organik baik padat atau cair seperti kotoran dan urine (air kencing) hewan ternaklah yang biasanya dimanfaatkan untuk sistem biogas sederhana. Jenis bahan organik yang diproses sangat mempengaruhi produktivitas sistem biogas disamping parameter - parameter lain seperti temperatur digester, ph (tingkat keasaman), tekanan, dan kelembaban udara.

2.1.1. Digester Biogas sangat potensial sebagai sumber energi terbarukan karena kandungan methane yang cukup tinggi. Potensi biogas di Indonesia sangat besar mulai dari proses pengomposan kotoran ternak dan limbah pertanian, pengolahan limbah cair dan residu proses produksi CPO. Untuk memperoleh biogas dari bahan organik tersebut diperlukan suatu peralatan yang disebut digester anaerob (tanpa udara). Untuk menghasilkan biogas, dibutuhkan pembangkit biogas yang disebut digester. Pada digester terjadi proses penguraian material organik yang terjadi secara anaerob (tanpa oksigen). Pada umumnya, biogas dapat terbentuk pada hari ke 4–5 setelah digester diisi dan mencapai puncak pada hari ke 20– 25.

6 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Ada tiga kelompok bakteri yang berperan dalam proses pembentukan biogas, yaitu: 1. Kelompok bakteri fermentatif, yaitu dari jenis steptococci, bacteriodes, dan beberapa jenis enterobactericeae. 2. Kelompok bakteri asetogenik, yaitu desulfovibrio. 3. Kelompok

bakteri

metana,

yaitu

dari

jenis

mathanobacterium,

mathanobacillus, methanosacaria, dan methanococcus. Dalam pembangunan biodigester, ada beberapa hal yang harus dipertimbangkan, yaitu: 1. Lingkungan abiotis. Digester harus tetap dijaga dalam keadaan abiotis (tanpa kontak langsung dengan Oksigen (O2)). Udara yang mengandung O2 yang memasuki digester menyebabkan penurunan produksi metana, karena bakteri berkembang pada kondisi yang tidak sepenuhnya anaerob. 2. Temperatur. Secara umum, ada 3 rentang temperatur yang disenangi oleh bakteri, yaitu: a. Psicrophilic (suhu 4–20oC). Biasanya untuk negara-negara subtropics atau beriklim dingin. b. Mesophilic (suhu 20–40oC). c. Thermophilic (suhu 40 – 60 C). Digunakan hanya untuk men-digesti material, bukan untuk menghasilkan biogas. Untuk negara tropis seperti Indonesia, digunakan unheated digester (digester tanpa pemanasan) untuk kondisi temperatur tanah 20– 30oC. 7 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

3. Derajat keasaman (pH). Bakteri berkembang dengan baik pada keadaan yang agak asam (pH antara 6,6 – 7,0) dan pH tidak boleh di bawah 6,2. Karena itu, kunci utama dalam kesuksesan operasional digester adalah dengan menjaga agar temperatur konstan (tetap) dan input material sesuai. 4. Rasio C/N bahan isian. Syarat ideal untuk proses digesti adalah C/N = 25–30. Karena itu, untuk mendapatkan produksi biogas yang tinggi, maka penambahan bahan yang mengandung karbon (C) seperti jerami, atau N (misalnya: urea) perlu dilakukan untuk mencapai rasio C/N = 25 – 30. Tabel 2.1 berikut adalah harga rasio C/N pada beberapa jenis kotoran hewan. Tabel 2.1. Rasio C/N untuk beberapa kotoran hewan Jenis Kotoran Kerbau Kuda Sapi Ayam Babi Kambing/domba Manusia

Rasio C/N 18 25 18 15 25 30 6-10

5. Kebutuhan Nutrisi. Bakteri fermentasi membutuhkan beberapa bahan gizi tertentu dan sedikit logam. Kekurangan salah satu nutrisi atau bahan logam yang dibutuhkan dapat memperkecil proses produksi metana. Nutrisi yang diperlukan antara lain ammonia (NH3) sebagai sumber Nitrogen, nikel (Ni), tembaga (Cu), dan besi (Fe) dalam jumlah yang sedikit. Selain itu, fosfor dalam bentuk fosfat (PO4), magnesium (Mg) dan

8 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

seng (Zn) dalam jumlah yang sedikit juga diperlukan. Tabel 2.2 berikut adalah kebutuhan nutrisi bakteri fermentasi. Tabel 2.2. Kebutuhan nutrisi dalam digester (http://www.kamase.org)

6. Kadar Bahan Kering. Tiap jenis bakteri memiliki nilai “kapasitas kebutuhan air” tersendiri. Bila kapasitasnya tepat, maka aktifitas bakteri juga akan optimal. Proses pembentukan biogas mencapai titik optimum apabila konsentrasi bahan kering terhadap air adalah 0,26 kg/L. 7. Pengadukan. Pengadukan dilakukan untuk mendapatkan campuran substrat yang homogen dengan ukuran partikel yang kecil. Pengadukan selama proses dekomposisi untuk mencegah terjadinya benda-benda mengapung

pada

permukaan

cairan

dan

berfungsi

mencampur

methanogen dengan substrat. Pengadukan juga memberikan kondisi temperatur yang seragam dalam digester. 8. Zat Racun (toxic). Beberapa zat racun yang dapat mengganggu kinerja digester antara lain air sabun, detergen, creolin. Berikut adalah tabel beberapa zat beracun yang mampu diterima oleh bakteri dalam digester (Sddimension FAO dalam Ginting, 2006).

9 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Tabel 2.3. Zat beracun yang mampu diterima oleh bakteri dalam digester (Sddimension FAO dalam Ginting, 2006).

9. Pengaruh starter - starter yang mengandung bakteri metana diperlukan untuk mempercepat proses fermentasi anaerob. Beberapa jenis starter antara lain : o

Starter alami, yaitu lumpur aktif seperti lumpur kolam ikan, air comberan atau cairan septic tank, sludge, timbunan kotoran, dan timbunan sampah organik.

o

Starter semi buatan, yaitu dari fasilitas biodigester dalam stadium aktif.

o

Starter buatan, yaitu bakteri yang dibiakkan secara laboratorium dengan media buatan.

10 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

2.1.2. Jenis Digester Dari segi konstruksi, digester dibedakan menjadi: 1. Fixed dome. Digester ini memiliki volume tetap sehingga produksi gas akan meningkatkan tekanan dalam reaktor (digester). Karena itu, dalam konstruksi ini gas yang terbentuk akan segera dialirkan ke pengumpul gas di luar reaktor. 2. Floating dome. Pada tipe ini terdapat bagian pada konstruksi reaktor yang bisa bergerak untuk menyesuaikan dengan kenaikan tekanan reaktor. Pergerakan bagian reaktor ini juga menjadi tanda telah dimulainya produksi gas dalam reaktor biogas. Pada reaktor jenis ini, pengumpul gas berada dalam satu kesatuan dengan reaktor tersebut. Dari segi aliran bahan baku reaktor biogas, biodigester dibedakan menjadi : 1. Bak (batch). Pada tipe ini, bahan baku reaktor ditempatkan di dalam wadah (ruang tertentu) dari awal hingga selesainya proses digesti. Umumnya digunakan pada tahap eksperimen untuk mengetahui potensi gas dari limbah organik. 2. Mengalir (continuous). Untuk tipe ini, aliran bahan baku masuk dan residu keluar pada selang waktu tertentu. Lama bahan baku selama dalam reaktor disebut waktu retensi hidrolik (hydraulic retention time/HRT). Sementara dari segi tata letak penempatan digester, dibedakan menjadi: 1. Seluruh digester di permukaan tanah. Biasanya berasal dari tong-tong bekas minyak tanah atau aspal. Kelemahan tipe ini adalah volume yang kecil, sehingga tidak mencukupi untuk kebutuhan sebuah rumah tangga

11 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

(keluarga). Kelemahan lain adalah kemampuan material yang rendah untuk menahan korosi dari biogas yang dihasilkan. 2. Sebagian tangki biodigester di bawah permukaan tanah. Biasanya digester ini terbuat dari campuran semen, pasir, kerikil, dan kapur yang dibentuk seperti sumuran dan ditutup dari plat baja. Volume tangki dapat diperbesar atau diperkecil sesuai dengan kebutuhan. Kelemahan pada sistem ini adalah jika ditempatkan pada daerah yang memiliki suhu rendah (dingin), dingin yang diterima oleh plat baja merambat ke dalam bahan isian, sehingga menghambat proses produksi. 3. Seluruh tangki digester di bawah permukaan tanah. Model ini merupakan model yang paling popular di Indonesia, dimana seluruh instalasi biodigester ditanam di dalam tanah dengan konstruksi yang permanen, yang membuat suhu biodigester stabil dan mendukung perkembangan bakteri methanogen. 2.1.3. Komponen Utama Digester Komponen pada biodigester sangat bervariasi, tergantung pada jenis digester yang digunakan. Tetapi, secara umum biodigester terdiri dari komponen-komponen utama sebagai berikut : 1. Saluran masuk slurry (kotoran segar). Saluran ini digunakan untuk memasukkan slurry (campuran kotoran ternak dan air) ke dalam reaktor utama. Pencampuran ini berfungsi untuk memaksimalkan potensi biogas, memudahkan pengaliran, serta menghindari terbentuknya endapan pada saluran masuk.

12 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

2. Saluran keluar residu. Saluran ini digunakan untuk mengeluarkan kotoran yang telah difermentasi oleh bakteri. Saluran ini bekerja berdasarkan prinsip kesetimbangan tekanan hidrostatik. Residu yang keluar pertama kali merupakan slurry masukan yang pertama setelah waktu retensi. Slurry yang keluar sangat baik untuk pupuk karena mengandung kadar nutrisi yang tinggi. 3. Katup pengaman tekanan (control valve). Katup pengaman ini digunakan sebagai pengatur tekanan gas dalam biodigester. Katup pengaman ini menggunakan prinsip pipa T. Bila tekanan gas dalam saluran gas lebih tinggi dari kolom air, maka gas akan keluar melalui pipa T, sehingga tekanan dalam biodigester akan turun. 4. Sistem pengaduk. Pengadukan dilakukan dengan berbagai cara, diantaranya : Ø Pengadukan mekanis, Ø Sirkulasi substrat biodigester, atau Ø Sirkulasi ulang produksi biogas ke atas biodigester menggunakan pompa. Pengadukan ini bertujuan untuk mengurangi pengendapan dan meningkatkan produktifitas digester karena kondisi substrat yang seragam. 5. Saluran gas. Saluran gas ini disarankan terbuat dari bahan polimer untuk menghindari korosi. Untuk pembakaran gas pada tungku, pada ujung saluran pipa bisa disambung dengan pipa baja antikarat.

13 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

6. Tangki penyimpan gas. Terdapat dua jenis tangki penyimpan gas, yaitu tangki bersatu dengan unit reaktor (floating dome) dan terpisah dengan reaktor (fixed dome). Untuk tangki terpisah, konstruksi dibuat khusus sehingga tidak bocor dan tekanan yang terdapat dalam tangki seragam, serta dilengkapi H2S Removal untuk mencegah korosi.

Gambar 2.1. Digester yang sederhana. Model floating-drum (A), fixeddome (B), fixed-dome dengan tabung gas terpisah (C), balloon (D), jenis saluran (channel-type) dengan selubung plastik dan peneduh matahari (E) (Werner Kossmann, 1999). 14 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Gambar 2.2. Digester jenis fixed dome yang lebih detail. 1. Tangki pecampur dengan pipa masukan dan penjebak pasir. 2. Digester. 3. Kompensator dan tangki buangan. 4. Tempat gas (gasholder). 5. Pipa gas. 6. Entry hatch with gastight seal. 7. Akumulasi sludge yang tebal. 8. Pipa outlet. 9. Referensi ketinggian. 10. Buih. (Werner Kossmann, 1999). 2.1.4. Proses Pemurnian Biogas Biogas mengandung unsur-unsur yang tidak bermanfaat untuk pembakaran khususnya H2O dan H2S. Pengurangan kadar H2O yang sederhana dilakukan dengan cara melewatkan biogas pada suatu kolom yang terdiri dari silika gel. H2O akan diserap oleh silika gel. Sedangkan pemurnian biogas dari unsur H2S dapat dilakukan dengan teknik absorbsi. Absorbsi adalah pemisahan suatu gas tertentu dari campuran gas-gas dengan cara pemindahan massa ke dalam suatu liquid. Hal ini dilakukan dengan cara mengantarkan aliran gas dengan liquid yang mempunyai selektivitas pelarut yang berbeda dari gas yang akan dipisahkannya. 15 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Untuk absorbsi kimia, transfer massanya dilakukan dengan bantuan reaksi kimia. Suatu pelarut kimia yang berfungsi sebagai absorben akan bereaksi dengan gas asam (CO2 dan H2S) menjadi senyawa lain, sehingga gas alam yang dihasilkan sudah tidak lagi mengandung gas asam yang biasanya akan mencemari lingkungan apabila ikut terbakar. Secara umum penghilangan (pengurangan) H2S dari biogas dapat dilakukan secara fisika, kimia, atau biologi ( Zicari, 2003 ). Pemurnian secara fisika misalnya penyerapan dengan air, pemisahan dengan menggunakan membran atau adsorbsi dengan adsorben misalnya dengan menggunakan adsorben karbon aktif. Metode fisika ini relatif mahal karena absorben sulit diregenerasi dan pengurangan H2S rendah serta masih berupa larutan dan gas yang dibuang di lingkungan ( Zicari, 2003 ). Pemurnian dengan cara biologi dengan menggunakan bakteri yang menguraikan H2S menjadi sulfat. Metode ini efektif untuk mereduksi kandungan H2S dalam biogas, tetapi metode ini selain sulit dalam pengoperasiannya juga sangat mahal. Pemurnian biogas dari kandungan H2S yang sering dilakukan adalah diserap secara kimiawi. Pada metode ini H2S diserap secara kimiawi (bereaksi secara kimia) oleh larutan absorben. Selanjutnya absorben yang kaya H2S diregenerasi untuk melepas kembali H2S-nya dalam bentuk gas atau sulfur padat (Kohl, 1985). Absorben yang lain adalah larutan nitrit, larutan garam alkali, slurry besi oksida atau seng oksida dan iron chelated solution (Zicari, 2003). Absorben yang banyak digunakan di Industry adalah MEA (Methyl Ethanol Amine). Absorben menggunakan MEA sangat efektif mengurangi kandungan sulfur dari gas, tetapi H2S yang diserap selanjutnya dibuang ke udara saat regenerasi MEA. Hal ini tentu mencemari udara dan hanya sesuai untuk pengolahan gas dengan kandungan sulfur yang kecil. 16 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Selain itu larutan MEA korosif sehingga perlu peralatan proses yang tahan korosi. Absorbsi H2S menggunakan absorben larutan nitrit, larutan garam alkali atau slurry besi oksida atau seng oksida juga efektif tetapi absorben tidak bisa diregenerasi sehingga biaya operasional mahal karena konsumsi absorben besar. Pemurnian biogas (juga gas lain) dari kandungan H2S menggunakan iron chelated solution memberikan banyak kelebihan (Wubs, 1994). Kelebihan tersebut diantaranya adalah efektifitas penyerapan H2S tinggi, larutan absorben dapat diregenerasi sehingga biaya operasional murah. Kelebihan lain yang tidak ada pada proses lain adalah sulfur yang terpisahkan dari biogas berupa sulfur padat atau paling tidak berupa residu yang mudah dan aman dalam pembuangannya sehingga tidak mencemari lingkungan. Istilah chelated pada absorben ini adalah senyawa kimia dalam bentuk cincin heterosiklis yang mengandung ion logam yang terikat secara koordinatif oleh minimal dua ion non metal. Chelated agent yang biasa digunakan adalah EDTA ( Ethylene Diamine Tetra Acetate ) (Sax, 1987). Iron chelated solution dibuat dengan melarutkan senyawa garam besi (misal FeCl2) ke dalam larutan EDTA (Horikawa, 2004). Bahan- bahan yang digunakan dalam pembuatan garam FeCl2. 1. Hidrochloric Acid ( HCl ). Karakteristik umum : Ø Berat molekul

: 36,461 gr/mol

Ø Bentuk fisik

: cair ( 1 atm , 30 C )

Ø Warna

: Bening kekuning – kuningan

Ø Densitas

: 1,1642 gr/cm 3

Ø Fasa

: Liquid 17 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Ø Solubility in water

: Fully miscible

Ø Melting point

: - 26 0C ( 38 % solution )

Ø Boiling point : 48 0 C ( 38 % solution ) Ø Sifat kimia ; sangat korosif , non flammable. ( Perry, 1997 ) Hidrochloric Acid (HCl) merupakan asam manopraktik. Hal ini berarti bahwa HCl dapat mengalami ionisasi sehingga melepas ion H+. Di dalam ion H+ akan bergabung dengan molekul H2O membentuk ion H3O+, sedangkan ion lain yang terbentuk adalah ion Cl- karena sifat asamnya sangat kuat penanganan HCl harus dilakukan sebaik mungkin untuk menghindari efek yang dapat ditimbulkan dalam tubuh manusia, antara lain gangguan pernafasan, iritasi mata dan iritasi pada kulit. Dalam kehidupan sehari–hari HCl banyak sekali digunakan baik dalam industri maupun dalam laboratorium penelitian.

2. Ethylene Diamine Tetra Acetic (EDTA) Karakteristik umum : Ø Berat molekul : 372,237 gr/mol Ø Bentuk fisik

: Kristal

Ø Warna

: Putih

Ø Densitas

: 0,86 gr/cm

Ø Fasa

: Solid

Ø Melting point : 273 – 245 o C Ø Sifat kimia

: Korosif , non flammable ( Perry, 1997 )

18 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Ethylene diamine tetra acetic (EDTA) merupakan senyawa kimia yang biasa digunakan dalam proses penggaraman (chelating agent). Senyawa ini biasa disintetis dari ethylene diamine tormaldyhyde, air, dan sodium sianida. 2.2.

Motor Bakar Motor bakar merupakan salah satu mesin penggerak mula yang mempunyai peranan penting sebagai tenaga penggerak berbagai macam peralatan dari kapasitas kecil sampai besar. Jenis peralatan yang digerakkan adalah peralatan yang tidak bergerak (stationer). Motor bakar terdiri dari motor dengan kerja bolak balik (reciprocating engine) dan motor dengan kerja putar (rotary engine). Motor dengan kerja bolak-balik terdiri dari motor bensin (Otto) dan motor Diesel, dengan sistem 2 tak maupun 4 tak. Perbedaan utama motor bensin (Otto) dengan motor diesel adalah pada sistem penyalaannya. Motor bensin dengan bahan bakar bensin dicampur terlebih dahulu dalam karburator dengan udara pembakaran sebelum dimasukkan ke dalam silinder (ruang bakar), dan dinyalakan oleh loncatan api listrik antara kedua elektroda busi. Karena itu motor bensin dinamai juga Spark Ignition Engines.

2.2.1. Unjuk Kerja Motor Bakar Kinerja suatu motor bakar diperoleh dengan serangkaian uji unjuk kerja. Beberapa paramater penting yang berpengaruh pada unjuk kerja motor bakar adalah sebagai berikut:

19 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

a.

digilib.uns.ac.id

Torsi dan Daya Poros. Torsi adalah ukuran kemampuan mesin untuk menghasilkan kerja. Dalam prakteknya, torsi dari mesin berguna untuk mengatasi hambatan sewaktu kendaraan jalan menanjak, atau waktu mempercepat laju kendaraan (otomotif). Besar torsi dapat dihitung dengan rumus: T

=

Ne 30.N e = p .n æ 2.p .n ö ç ÷ è 60 ø

(1)

dimana : T : torsi

(N.m)

Ne : daya poros/daya efektif

(Watt)

n : putaran poros engkol

(rpm)

Putaran poros engkol diukur dengan menggunakan tachometer. b. Tekanan Efektif Rata-Rata (Brake Mean Effective Pressure = bmep) Tekanan efektif rata-rata didefinisikan sebagai tekanan teoritis (konstan), yang apabila mendorong torak sepanjang langkah kerja dari motor dapat menghasilkan tenaga (tenaga poros).

bmep =

kerja per siklus volume langkah torak

(2)

bmep =

Ne VL .z.n.a

(3)

dimana : bmep

: tekanan efektif rata-rata

(kg/m2 atau Pa)

Ne

: daya poros/daya efektif

(watt)

VL

: Volume langkah torak per silinder (m3) : [luas penampang torak, m2] x [panjang langkah torak (m)] 20 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Z

: jumlah silinder

N

: putaran poros engkol

a

: jumlah siklus per putaran,

(rpm)

siklus putaran

: 1, untuk motor 2 tak : ½, untuk motor 4 tak. c. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik. Pemakaian bahan bakar spesifik menyatakan banyaknya bahan bakar yang dikonsumsi mesin per jam untuk setiap daya kuda yang dihasilkan. Harga pemakaian bahan bakar spesifik yang lebih rendah menyatakan efisiensi yang lebih tinggi. Jika dalam suatu pengujian mesin diperoleh data mengenai penggunaan jumlah bahan bakar (kg bahan bakar/jam), dan dalam waktu 1 jam diperoleh tenaga yang dihasilkan N, maka pemakaian bahan spesifik dihitung sebagai berikut :

B

=

Gf

(4)

N

dimana : B : pemakaian bahan bakar (kg bahan bakar/jam.W) Gf : jumlah bahan bakar yang digunakan (kg bahan bakar/jam) N : jumlah tenaga yang dihasilkan per waktu (W) d. Efisiensi Total Menyatakan efisiensi pemanfaatan panas dari bahan bakar untuk diubah menjadi tenaga berguna. Besar efisiensi total dapat dihitung dengan :

he

=

Ne x 100% G f .Qc 21 commit to user

(5)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

dimana : he : efisiensi termal efektif

(%)

Ne : daya efektif

(W)

Gf : jumlah BB yang dipergunakan

(kg bahan bakar/s)

Qc : nilai kalor bahan bakar

(J/kg bahan bakar)

2.2.2. Kelengkapan Modifikasi Modifikasi dari mesin otto (motor bensin) cukup mudah karena mesin sudah didesain untuk beroperasi pada campuran udara/bahan bakar dengan pengapian busi. Beberapa modifikasi yang dapat dilakukan adalah: Ø Modifikasi saluran masuk bahan bakar dan udara. Ø Modifikasi rasio kompresi. Ø Waktu pengapian Modifikasi dasar adalah merubah campuran udara dan bahan bakar di dalam karburasi. Perbandingan massa udara dan massa bahan bakar untuk pembakaran sempurna dapat dilihat pada

Tabel 2.4. Perbandingan massa udara dan massa bensin pada pembakaran sempurna adalah 15. Perbandingan massa udara dan massa biogas dengan kadar CH4 50% adalah 4.6. Dengan dasar ini, saluran campuran bahan bakar bensin dan udara yang semula menggunakan karburasi, maka pada biogas dibuat peralatan pencampur yang dapat menghasilkan campuran untuk terjadinya pembakaran yang baik.

22 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Tabel 2.4. Perbandingan jumlah udara dan jumlah bahan bakar untuk pembakaran sempurna (Suyitno, 2009). No Bahan Bakar

1. 2. 3.

Bensin Methane Biogas 50% CH4 + 50% CO2

Perbandingan massa udara terhadap massa bahan bakar 15,05 17,16 4,6

Perbandingan volume udara terhadap volume bahan bakar 5275 9 5,8

Besarnya rasio kompresi dapat mempengaruhi efisiensi dari motor bakar. Secara umum dikatakan bahwa dengan rasio kompresi yang lebih tinggi akan diperoleh peningkatan efisiensi sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 2.3. Perbandingan kompresi yang umum pada motor bensin adalah 710. Perbandingan kompresi bukanlah perbandingan tekanan. Perbandingan kompresi (r) sendiri didefinisikan sebagai berikut:

(6) Untuk biogas, rasio kompresi direkomendasikan tidak lebih dari 13 (Mitzlatf, 1988). Semakin tinggi rasio kompresi dapat meningkatkan temperatur campuran udara bahan bakar. Hal ini dapat menyebabkan penyalaan sendiri yang tidak terkontrol dan proses pembakaran yang tidak rata. Keduanya dapat menjadi hal yang merugikan untuk mesin.

23 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Gambar 2.3. Pengaruh perbandingan kompresi terhadap efisiensi dengan perbandingan panas spesifik Cp/Cv = 1,4 (Cengel, 2006).

Kecepatan pembakaran dari biogas lebih rendah dari kecepatan pembakaran bensin. Penyebabnya adalah biogas mengandung CO2 dalam konsentrasi yang cukup tinggi. Kecepatan pembakaran campuran udara bahan bakar selama satu langkah pembakaran pada motor bensin sangat mempengaruhi efisiensi motor bensin tersebut. Sebagaimana diketahui bahwa waktu yang tersedia untuk sempurnanya pembakaran dalam ruang bakar motor bensin sangatlah singkat. Sebagai gambaran, pada motor bensin yang beroperasi pada 3000 rpm, maka waktu yang tersedia untuk pembakaran selama satu langkah adalah 1/100 detik.

24 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Pembakaran mulai terjadi dari sumber pengapian dan membutuhkan beberapa waktu untuk api tersebut dapat berkembang atau menyebar. Karena adanya pembakaran, maka tekanan meningkat dan puncak tekanan terjadi dekat setelah piston mencapai titik mati atas (TMA) sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 2.4. Tekanan piston yang tinggi setelah TMA menyebabkan gaya yang tinggi pada piston. Penyalaan premature atau tekanan yang terlalu tinggi setelah TDC akan mengonsumsi kerja atau daya tambahan dari piston padahal piston membutuhkannya untuk menekan melawan pembakaran dan membuang campuran gas buang. Penyalaan yang mundur atau pembakaran lambat dari campuran udara bahan bakar akan berakibat pada campuran masih terbakar ketika langkah pembakaran telah selesai dan katup buang terbuka. Akibatnya selain banyak panas terbuang dan berbahaya juga banyak energi bahan bakar terbuang bersama gas buang.

Kecepatan pembakaran dari

campuran udara bahan bakar meningkat secara signifikan sebagai fungsi dari tekanan dan temperatur aktualnya. Waktu yang sesuai dengan kecepatan pembakaran tergantung pada beberapa parameter operasi : Ø Kecepatan mesin Ø Kelebihan udara pembakaran Ø Jenis bahan bakar Ø Tekanan dan temperatur. Dalam kasus pembakaran biogas, karena kecepatan pembakarannya yang rendah, maka waktu pengapian yang dibutuhkan biasanya dapat dimajukan 100 – 150 lebih awal dari waktu pengapian standar bahan bakar bensin. 25 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Gambar 2.4. Tekanan sebagai fungsi dari sudut pengapian (Mitzlatf, 1988).

26 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

BAB III PERANCANGAN ALAT

3.1.

Prosedur Pelaksanaan Proyek Akhir Pelaksanaan kegiatan Proyek Akhir ini merupakan bagian kegiatan Pengembangan IPTEK yang berupa kegiatan diseminasi dan rancang bangun pembangkit listrik tenaga biogas (PLTBio) yang dilengkapi dengan unit kompresi biogas dilaksanakan dengan sistem kemitraan antara Universitas Sebelas Maret, Balitbang Jateng dan Pesantren ABA Klaten (lihat Gambar 3.1).

Gambar 3.1. Pola kemitraan yang dilaksanakan

Untuk terlaksananya kegiatan proyek Akhir ini, maka disusun beberapa tahap kegiatan. Kegiatan dimulai dari tahap pertama yaitu survei lokasi, potensi dan kebutuhan listrik. Kegiatan dilanjutkan dengan tahap kedua, yaitu perancangan peralatan, modifikasi dan membuat beberapa komponen genset dan alat kompresi biogas.

27 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Treatment

Dari Digester

Tabung Penampung

Kompresor

Genset

Gambar 3.2. Rancangan pembangkit listrik tenaga biogas (PLTBio)

Tahap ketiga adalah perakitan, membuat dan ujicoba PLTBio dengan alat kompresi biogas. Kegiatan kedua dilaksanakan di Pesantren ABA Klaten. Kegiatan ujicoba dilakukan untuk mengetahui dan memonitor unjuk kerja PLTBio. Kriteria yang akan dimonitor meliputi: 28 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

1.

Daya output

2.

Kestabilan listrik yang dihasilkan

3.

Tingkat kebersihan biogas setelah keluar dari alat pencucian biogas Listrik yang dihasilkan dari PLTBio kemudian dapat digunakan untuk

menunjang aktivitas kewirausahaan dan aktivitas ekonomi di pesantren ABA diantaranya adalah untuk menggerakkan alat mixer pupuk, mesin pelet pupuk, pompa air, penerangan, alat penunjang PLTBio, dan kebutuhan listrik untuk unit kompresi. Untuk memperoleh listrik 2000 W diperkirakan membutuhkan kotoran dari 20 sapi dimana diasumsikan bahwa per hari, 1 ekor sapi menghasilkan kotoran 15 kg. Padahal di lokasi tersebut terdapat 25 ekor sapi, sehingga suplai kotoran sapi dapat dijamin kontinuitasnya. Analisis mengenai kebutuhan sapi dan kotoran sapi untuk menghasilkan listrik 2000 W dapat dilihat pada tabel di bawah. Tabel 3.1. Analisis kebutuhan kotoran sapi untuk menghasikan listrik 2000 W Jumlah Sapi Asumsi kotoran/sapi Jumlah kotoran Asumsi: 1 sapi membutuhkan digester Kebutuhan digester total Asumsi hasil (bervariasi 16-30%) Perkiraan hasil biogas Gas methana Nilai kalor methane Nilai kalor biogas (55% methane) Densitas biogas Perkiraan hasil biogas Potensi energi

Operasi listrik 10 jam (Efisiensi 100%) Operasi listrik 3 jam (Efisiensi 30%) 29 commit to user

20 15 300 0,0545 1,09 16% 4,189 2,304 50,2 27,6 0,717 3,0035782 82,9

ekor kg/hari kg/hari m3 m3 biogas m3 biogas / hari m3 / hari kJ/g MJ/kg kg/m3 kg MJ

2,3 kW 2,3 kW

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Survei Lokasi - Potensi 1500 kg kotoran sapi/hari - Terdapat digester kapasitas 13 m3

Merancang Alat Pencucian biogas Merancang Alat Kompresi Biogas Modifikasi Genset

Membuat Alat Pencucian biogas Membuat Alat Kompresi Biogas Membuat PLTBio

Uji Coba dan analisis - Daya output - Kebutuhan biogas - Kualitas Biogas - Keekonomian

- daya output 2000 W - Listrik yang dihasilkan stabil - Pencucian biogas bekerja - Perbandingan biaya dengan Listrik PLN

Laporan dan serah terima

Selesai

Gambar 3.3. Tahap kegiatan proyek Akhir

30 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

3.2.

digilib.uns.ac.id

Pemurnian (Pencucian Biogas).

3.2.1. Bahan dan Alat yang Digunakan : a. EDTA (Ethylene Diamine Tetra Acetic Acid). b. HCl (Hydroclorid Acid). c. Aquadest. d. Limbah besi dari industry mesin bubut. e. Biogas. 3.2.2. Komponen – Komponen Utama Pencucian. 1. Digester. Berfungsi sebagai tempat proses penguraian material organik yang terjadi secara anaerob ( tanpa oksigen ). 2. Menara Absorber. Berfungsi sebagai tempat pemisahan biogas dari unsur gas H2S dengan cara mengantarkan aliran biogas dengan larutan Fe - EDTA. 3. Pompa. Berfungsi untuk mengalirkan larutan Fe - EDTA dari tangki penampung menuju ke menara absorber. 4. Menara adsorber. Berfungsi sebagai tempat pemisahan biogas dari unsur gas H2O dengan cara melewtkan biogas kedalam silica gel 5. Tangki penampung. Berfungsi sebagai penampung larutan Fe - EDTA 6. Tabung pengendap. Berfungsi sebagai tempat pengendapan partikel – partikel sulfur dari larutan absorben yang terserap oleh larutan. 7. Regenerator. Berfungsi sebagai meregenerasi larutan FE 2+ menjadi FE 3- dengan cara mengontakan larutan dengan udara luar. 31 commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

8. Aerator. Berfungsi sebagai alat untuk memasukkan udara kedalam tangki regenerator.

3.2.3. Diagram Alir Rangkaian Pencucian Biogas.

Gambar 3.4. Diagram alir proses pencucian biogas

Keterangan Alat : 1.

Digester.

5. Tangki Penampung.

2.

Menara Absorber.

6. Tangki Pengendap.

3.

Pompa.

7. Regenerator.

4.

Menara Adsorber.

8. Aerator

32 commit to user

3.2.4. Proses Kerja Diagaram Alir : ·

Biogas. Biogas mengalir dari digester (1) menuju ke menara absorber (2) untuk dikontakan dengan Fe – EDTA agar kandungan H2S dari biogas tersebut berkurang, setelah itu biogas mengalir ke menara adsorber (4) untuk dikontakan dengan silica gel agar kandungan H2O dari biogas

tersebut berkurang, kemudian biogas menuju kekompresor.digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id ·

Larutan Absorben ( Fe – EDTA ). Absorben dari tanki penampung (5) dipompakan oleh pompa (3) menuju menara absorber (2) untuk dikontakan dengan biogas, setelah kontak dengan biogas absorben mengalir menuju tanki pengendap (6) untuk diendapkan (disaring) sulfurnya, kemudian mengalir menuju ke regenerator (7) untuk dikembalikan kandungannya seperti semula & siap untuk dikontakan dengan biogas, dari regenerator absorben mengalir menuju ke tanki penampung.

·

Udara. Udara dipompakan dari luar menuju ke regenerator (7) dengan menggunakan aerator (8), hal ini berfungsi untuk mengubah Fe2+ menjadi Fe3+

3.2.5.

Cara Pembuatan Absorben.

3.2.5.1. Pembuatan Garam FeCl2 : 1. Mempersiapkan gelas beker 1000 ml. 2. Menuang HCl teknis 600 ml ke dalam gelas beker. 3. Memasukkan besi bekas 120 gram ke dalam gelas beker. 4. Melakukan pengadukan selama 30 menit. 5. Memberikan waktu tinggal reaksi selama 3 jam. 6. Melakukan penyaringan endapan garam FeCl2. 7. Memindahkan FeCl2 ke dalam wadah dan mengeringkannya. 8. Menghaluskan FeCl2 setelah dikeringkan. 9. Memisahkan padatan kasar dan halus menggunakan saringan.

33

commit to user

10. Menghaluskan kembali padatan yang kasar, kemudian mengayak kembali. 11. Bagian yang tidak lolos pengayakan dikumpulkan di tempat penyortiran. 3.2.5.2. Pembuatan Absorben Fe-EDTA 0,2 M 4 liter : 1. Mengambil 297,92 gr EDTA dan menempatkannya ke dalam ember. perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 2. Menambahkan aquadest ke dalam ember. 3. Mengaduk hingga semua EDTA larut. 4. Menambahkan aquadest hingga volume larutan 4 liter. 5. Mengambil 88,9 gr FeCl2 dan memasukkannya ke dalam larutan EDTA. 6. Mengaduk hingga semua FeCl2 larut. 7. Mendiamkan beberapa saat, hingga pengotor yang ada dalam larutan mengendap. 8. Menyaring larutan Fe - EDTA dan memasukkanya ke dalam jerigen. 3.3.

Genset Genset yang digunakan dalam proyek akhir ini mempunyai spesifikasi standar sebagai berikut : Engine Type

: 1 cylinder, 4 stroke, pendinginan udara, OHV

Bore x stroke

: 68 x 45 mm

Displacement

: 163 cm

Rasio kompresi

: 8,5:1

Max. Output

: 5,5 HP/4,1 kW

Rated Output

: 4,6 HP/3,5 kW

Max Torque

: 10,8 Nm

Ignition System

: Transistor magneto 34

commit to user

Silinder motor bakar terbuat dari alumunium paduan dan diberi sirip pendingin. Kepala silinder yang menutup silinder terbuat dari alumunium dan dilengkapi juga dengan sirip pendingin. Kepala silinder ini juga dilengkapi dengan busi yang menimbulkan percikan bunga api dan mekanisme katup isap dan katup buang. Sistem pengapian adalah sistem magnet. Pemutus arus, komponen pengapian dan sebagainya dari sistem pengapian ditempatkan di dalam roda gayanya. Sedangkan puli untuk menstart dipasang pada ujung perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id poros engkol. 3.3.1. Modifikasi pada Genset. 3.3.1.1 Kompresi a. Katup

Gambar 3.5. Mekanisme Katup Mekanisme katup pada genset menggunakan model katup OHV (Over Head Valve), yaitu dengan ciri–ciri: - Katup menggantung. - Poros cam terletak di bawah. - Katup di kepala silinder. Perubahan yang dilakukan dengan penyetelan katup, yaitu dengan: - Katup masuk (standart 0,25 mm). - Celah katup 0,30 mm– 0,35 mm. - Katup buang (standart 0,35). - Celah katup: 0,40 mm – 0,50 mm.

35

commit to user

b.

Kepala silinder

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Gambar 3.6. Silinder Head Modifikasi pada bagian ini dilakukan dengan membubut kepala silinder sebesar 0,5 mm dengan tujuan untuk menaikkan rasio kompresi. Hal ini dimaksudkan agar campuran bahan bakar (biogas) dan udara dapat lebih mudah dibakar di ruang bakar. 3.3.1.2 Karburator

Gambar 3.7. Karburator Berfungsi untuk mencampur udara dan bahan bakar (biogas) dengan perbandingan tertentu yang akan masuk ke dalam ruang bakar.

36

commit to user

3.3.1.3 Pengapian a. Busi

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Gambar 3.8. Busi Loncatan bunga api pada sebuah busi yang dihubungkan dengan sebuah kabel pada terminal yang berada di bagian atas dari busi, ujung kabel yang lain berhubungan dengan sumber daya tegangan tinggi. Bunga api menyalakan campuran yang berada diselatannya kemudian

menyebar

keseluruh

arah

dalam

ruang

bakar.

Pembakaran tidak terjadi serentak, tapi bergerak secara progresif melintasi campuran yang belum terbakar. Pembakaran dimulai di tempat yang paling panas yaitu dekat busi. Busi tidak boleh terlalu panas, karena akan memudahkan terbentuknya endapan karbon pada permukaan isolatornya (porselen) dan dapat menimbulkan hubungan singkat. b. Alat pembangkit tegangan tinggi (Koil)

Gambar 3.9. Koil Tegangan antara 5000 sampai dari 10000 V harus diberikan pada elektroda tengah agar dapat terjadi loncatan bunga api antara 37

commit to user

celah atau eleltroda busi tegangan tinggi dapat dihasilkan sebagai berikut: Magnit à interuptor yang menaikkan tegangan dengan penahanan arus à coil penyalaan transformator.

yang dipasang perpustakaan.uns.ac.idMagnet permanen ditempatkan pada roda penerusdigilib.uns.ac.id pada poros engkol. Inti besi ditempatkan sebagai stator. Magnet berputar bersama dengan roda penerus dan antara inti besi dengan magnet terdapat celah kecil. Medan magnet berubah–ubah karena perputaran magnet dan menimbulkan listrik dalam lilitan primer pada inti besi. Sirkuit dilengkapi dengan titik kontak. Akibat gerakan cam, titik kontak terbuka maka akan terjadi loncatan bunga api pada busi. Kenaikan tegangan pada transformator yang terdiri dari lilitan primer dan sekunder inilah yang dibutuhkan oleh busi. Kapasitor yang disisipkan dalam sirkuit akan menghindari terjadinya loncatan api pada titik kontak akibat tegangan tinggi yang timbul dalam lilitan sekunder.

38

commit to user

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1.

Pencucian Biogas dari Unsur H2S dan H2O Dalam proyek akhir ini penyerapan gas H2S dalam biogas dilakukan

dengan larutan Fe-EDTA sebagai absorben. Limbah besi dari industri mesin perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id bubut dilarutkan kedalam HCl membentuk garam FeCl2. Rangkaian alat penyaring H2S dan H2O yang dirancang untuk proyek akhir ini terdiri dari adsorber, absorber, tabung penampung, regenerator, dan pemisah partikel. Adapun skema rangkaian alatnya ditunjukan seperti pada Gambar 3.4. Rancangan tersebut dilengkapi dengan tangki penampung. Fungsi dari tangki penampung adalah untuk memudahkan kontrol laju alir agar laju alir absorben tetap stabil. Proses start up rangkain alat adalah sebagai berikut: 1.

Memasukkan absorben ke dalam tangki pengendapan dan tanki penampung.

2.

Menghidupkan pompa tersebut untuk mengisi menara absorber.

3.

Setelah ketiga tangki terisi absorben, aerator dihidupkan agar Fe2+/EDTA kontak dengan udara sehingga menjadi Fe3+/EDTA.

4.

Setelah aliran stabil maka kran over flow dibuka untuk mengatur besar kecilnya laju aliran dalam tabung. Besarnya efektivitas larutan Fe-EDTA untuk menyaring H2S

dinyatakan dalam gram H2S yang tersaring setiap jamnya. Dari hasil pengujian diperoleh hasil bahwa terdapat 1,76 g H2S yang dapat disaring per jam dari aliran biogas. Sedangkan besarnya efektivitas silika gel untuk menyerap H2O dinyatakan dalam perubahan massa silika gel setiap jamnya. Dari hasil pengujian diperoleh hasil bahwa terdapat 5 g H2O yang dapat disaring per jam dari aliran biogas. Dari kedua hasil ini dapat disimpulkan bahwa larutan FeEDTA dan silika gel mampu membersihkan biogas dari unsur H2S dan H2O dengan cukup efektif. 39

commit to user

4.2.

Pengujian Unjuk Kerja Genset Untuk membangkitkan listrik antara kedua elektroda busi diperlukan perbedaan tegangan yang cukup besar. Besarnya tergantung pada faktor – faktor berikut :

perpustakaan.uns.ac.id 1. Perbandingan campuran bahan bakar dan udara.

digilib.uns.ac.id

2. Kepadatan campuran bahan bakar dan udara. 3. Jarak antara kedua elektroda serta bantuk elektroda. 4. Jumlah molekul campuran yang terdapat diantara kedua elektroda. 5. Temperatur campuran dan kondisi operasi yang lain. Pada umumnya disediakan tegangan yang lebih besar untuk menjamin agar selalu terjadi loncatan api listrik di dalam keadaan antara 5.000 – 10.000 volt. Hal ini disebabkan juga kondisi operasi yang berubah–ubah sebagai keausan mesin yang tidak dapat dihindari. Makin padat campuran bahan bakar dan udara makin tinggi tegangan yang diperlukan untuk jarak elektoda yang sama. Karena itu diperlukan tegangan yang lebih tinggi bagi motor dengan perbandingan kompresi yang besar. Hal ini perlu mendapat perhatian terutama apabila tekanan campuran yang masuk ke silinder itu tinggi dan loncatan listrik ditentukan pada waktu torak berada lebih dekat pada TMA. Makin besar jarak elektroda busi makin besar pula perbedaan tegangan yang diperlukan untuk memperoleh intensitas api listrik yang sama. Jumlah minimum molekul banyak tergantung di antara kedua elektroda pada waktu terjadi loncatan listrik yang sangat menentukan apakah penyalaan dapat berlangsung sebaik–baiknya. Karena jumlah molekul banyak tergantung pada perbandingan campuran, jumlah gas sisa, temperatur dan kondisi operasi yang lain, jumlah itu dapat berubah–ubah. Dengan memperbesar jarak elektroda diharapkan jumlah minimum itu dapat dicapai walaupun keadaan operasi berubah–ubah. Akan tetapi, jumlah elektroda juga menentukan besarnya tegangan.

Pada

mesin genset ini menggunakan sistem penyalaan magneto dimana medan magnet di dalam kumparan primer dan sekunder dibangkitkan oleh putaran 40

commit to user

magnet permanen. Apabila magnet dibangkitkan, maka akan berubah–ubah dari harga maksimum positif menuju harga maksimum negatif dan sebaliknya. Pada waktu medan magnet turun dari harga maksimum positif, maka akan terinduksi tegangan dan arus listrik di dalam kumparan primer. Arus primer ini membangkitkan medan magnet pula yang menentang perubahaan medan magnet dari magnet yang berputar. Dengan demikian medan magnet (total) yang melingkupi kumparan primer tetap konstan (tinggi) meskipun besarnya perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id medan magnet didalamnya turun pada waktu magnet permanen berputar menjauhi katup. Akan tetapi pemutus arus segera terbuka sehingga arus primer itupun terputus. Di dalam kumparan sekunder akan terinduksi tegangan tinggi sehingga terjadi loncatan listrik diantara kedua elektroda busi. Gerakan katup isap dan katup buang dapat dilihat pada Tabel 4.1. Tabel 4.1 Gerakan katup isap dan katup buang Katup isap Mulai terbuka Tertutup Mesin (0sudut (0sudut 4 engkol) engkol) Langkah 10 – 30 45 – 90 sebelum TMA sesudah TMB

4.3.

Katup buang Mulai terbuka Tertutup (0sudut (0sudut engkol) engkol) 45 – 90 15 – 45 sebelum TMB sesudah TMA

Analisa Unjuk Kerja Genset Berbahan Bakar Biogas. Terdapat empat indikator penting dalan unjuk kerja suatu motor bakar dan genset, yaitu torsi, bmep, efisiensi volumetrik dan efisiensi total. Torsi merupakan ukuran kemampuan mesin untuk melakukan kerja. Dari hasi pengujian genset berbahan bakar biogas, dapat diperoleh torsi yang diperlihatkan pada Gambar 4.1. Semakin besar beban membutuhkan torsi yang lebih besar. Pada beban 1000 W, torsi yang dibutuhkan adalah 4,1 Nm pada putaran 2320 rpm. Torsi yang terjadi ternyata lebih rendah dari torsi maksimum spesifikasi standar genset berbahan bakar bensin sebesar 10,8 Nm. Hal ini dapat dimengerti karena energi yang terkandung dalam biogas lebih rendah dari energi yang terkandung dalam bensin.

41

commit to user

Torsi (Nm)

4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 perpustakaan.uns.ac.id 0,5 0,0 0

digilib.uns.ac.id

200

400

600

800

1000

1200

Beban (W)

Gambar 4.1. Torsi mesin berbahan bakar biogas.

Di dalam mesin berbahan bakar gas, efisiensi volumetrik merupakan kemampuan dari engine untuk memasukkan dan mengeluarkan sejumlah campuran gas bahan bakar dan udara. Secara definisi, efisiensi volumetrik adalah perbandingan volume fluida kerja (bahan bakar dan udara) yang secara aktual dimasukkan (yang diukur pada tekanan dan temperatur tertentu) terhadap volume langkah piston. Sedangkan untuk mesin berbahan bakar cair, efisiensi volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan volume udara yang ditarik

ke

dalam

silinder

dengan

volume

langkah

piston.

(http://www.answers.com/topic/volumetric-efficiency). Secara umum dapat dinyatakan bahwa mesin yang mempunyai efisiensi volumetrik tinggi akan mampu bekerja pada rpm yang tinggi dan menghasilkan daya total yang lebih banyak karena rendahnya rugi-rugi daya hambat udara yang bergerak masuk dan keluar silinder. Pada pengujian mesin berbahan bakar biogas, terlihat bahwa pada saat idle, efisiensi volumetriknya rendah yaitu sekitar 16%. Pada beban yang lebih tinggi, efisiensi volumetriknya meningkat. Efisiensi volumetrik genset berbahan bakar biogas pada beban 200-1000 W berada pada kisaran 43-64%. 42

commit to user

Efisiensi Volumetrik

70% 60% 50% 40% 30%

20% perpustakaan.uns.ac.id 10%

digilib.uns.ac.id

0% 0

200

400

600

800

1000

1200

Beban (W)

Gambar 4.2. Efisiensi volumetrik mesin berbahan bakar biogas.

Dari penelitian yang lain disebutkan bahwa efisieni volumetrik genset dengan bahan bakar minyak tanah akan sangat rendah. Pada beban 1 kW, efisiensi volumetrik yang diperoleh adalah sekitar 30%. Nilai yang rendah ini diakibatkan oleh setingan throtle yang ditutup sebagian pada saat menggunakan bahan bakar minyak tanah (Bhavin Kanaiyalal Kapadia, 2006). Menurut Heywood, besarnya efisiensi volumetrik maksimum pada motor bensin standar adalah sekitar 80-90% (Heywood, J.B, 1988). Pada pengujian genset berbahan bakar biogas pemasukan biogas dilakukan dengan membuat saluran bahan bakar udara yang dipasang dekat dengan katup masuk. Dengan modifikasi ini karburator dan governor tidak difungsikan lagi. Akibatnya efisinsi volumetrik meningkat dibandingkan dengan genset berbahan bakar minyak tanah yang sebagian throttlenya ditutup. Dari Gambar 4.2 juga terlihat bahwa perubahan efisiensi volumetrik hampir sama untuk semua beban karena governor tidak difungsikan dan pemasukan bahan bakar udara hanya fungsi dari tarikan piston dalam ruang bakar. Penyebab tingginya efisiensi volumetrik genset berbahan bakar biogas ini juga dikarenakan terdapatnya sedikit tekanan biogas masuk. Sebelum biogas masuk ke dalam ruang bakar, biogas ditekan pada tekanan rata-rata 11 psig untuk memudahkan penyalaan dan menstabilkan putaran mesin. 43

commit to user

Bmep adalah indikator unjuk kerja motor bakar yang menyatakan perbandingan antara kerja dan volume silinder. Mesin yang mempunyai bmep tinggi berarti mampu menghasilkan kerja yang lebih tinggi. Besarnya bmep pada motor bakar adalah 850-1050 kPa pada torsi masksimumnya (Heywood, 1988). Besarnya bmep dari pengujian motor bakar berbahan bakar biogas adalah 320 kPa pada beban 1000 W sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 4.3. Semakin besar beban akan diperoleh peningkatan bmep. digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 350

bmep (kPa)

300 250 200 150 100 50 0 0

200

400

600

800

1000

Beban (W)

Gambar 4.3. Bmep mesin berbahan bakar biogas.

Gambar 4.4. Konsumsi bahan bakar spesifik mesin berbahan bakar biogas.

44

commit to user

1200

Menurut Heywood, besarnya konsumsi bahan bakar spesifik untuk motor bensin standar adalah 75 mg/J atau 0,0001 cc/J

(Heywood, 1988).

Dengan menggunakan biogas, karena AFR yang rendah menyebabkan jumlah bahan bakar yang diperlukan lebih tinggi. Dengan biogas, semakin besar beban menyebabkan konsumsi bahan bakar spesifik menurun. Pada beban 1000 W sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 4.4 diperoleh konsumsi bahan bakar perpustakaan.uns.ac.id spesifik sebesar 1100 mg/J atau 0,6 cc/J.

digilib.uns.ac.id

16%

Efisiensi Total

14%

Eksperimen

12%

Kapadia, 2006

10% 8% 6% 4% 2% 0% 0

200

400

600

800

1000

1200

Beban (W)

Gambar 4.5. Efisiensi total mesin berbahan bakar biogas.

Ukuran dari unjuk kerja suatu motor bakar yang lebih realistis adalah efisiensi termal atau efisiensi total. Gambar 4.5 menunjukkan efisiensi total mesin berbahan bakar biogas. Terlihat bahwa efisiensi total memingkat seiring dengan meningkatnya beban. Pada beban 1000 W dapat diperoleh efisiensi total sebesar 15%. Nilai ini memang lebih rendah dari motor bakar berbahan bakar bensin yang berkisar antara 25-32% atau solar yang berkisar antara 3040% pada umumnya

(Mitzlatf, 1988). Hal ini disebabkan karena biogas

mempunyai nilai kalor yang lebih rendah dari nilai kalor bensin sehingga pada saat dibakar menghasilkan torsi yang rendah. Selain itu, campuran udara dengan biogas sangat sensitif terhadap pembakaran dalam ruang bakar. 45

commit to user

Perubahan campuran udara bahan bakar sedikit saja dapat menyebabkan ketidakstabilan nyala dan akibatnya juga tidak stabilnya putaran mesin. Karena kandungan CO2 dalam biogas, pembakaran biogas pada umumnya lebih lambat dari pembakaran bensin. Akibatnya pada putaran mesin yang tinggi, pembakaran biogas dalam ruang bakar menjadi tidak sempurna dan akibatnya efisiensinya turun. Harga efisiensi motor berbahan bakar biogas yang rendah juga diperoleh oleh Kapadia sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.5 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id (Kapadia, 2006). Efisiensi motor bakar berbahan bakar biogas dari Kapadia sedikit lebih tinggi dari hasil eksperimen ini karena menggunakan premixed charged induction sehingga campuran udara biogas lebih baik dan pembakaran yang terjadi dapat lebih sempurna.

46

commit to user

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.

Kesimpulan Dari proyek akhir ini dapat disimpulkan beberapa hal :

1. Pembangkit listrik tenaga biogas telah berhasil dirancang bangun dan perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id diujicoba. 2. Pemurnian biogas dari H2S telah dapat dilakukan dengan metode absorbsi dan berhasil mengabsorb 1,76 g H2S per jam. 3. Penyaringan biogas terhadap unsur H2O telah dapat dilakukan dengan silika gel dan berhasil mengadsorb 5 g H2O per jam. 4. Torsi, bmep, dan unjuk kerja motor bakar berbahan bakar biogas masih lebih rendah dibandingkan dengan bahan bakar bensin. 5. Semakin besar beban menyebabkan efisiensi total motor berbahan bakar biogas meningkat. Efisiensi total dari motor bakar berbahan bakar biogas adalah sekitar 15% pada beban 1000W. 5.2.

Saran 1. Perlunya dilakukan penelitian lanjutan mengenai aspek ekonomi pembangkit listrik tenaga biogas. 2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk meningkatkan efisiensi total dari motor bakar berbahan bakar biogas. 3. Perlu diteliti dalam jangka waktu yang lebih panjang untuk efektivitas pencucian biogas dari H2S dan H2O.

47

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

PENGARUH ENVIRONMENTAL PERFORMANCE DAN ENVIRONMENTAL DISCLOSURE TERHADAP ECONOMIC PERFORMANCE

SKRIPSI Diajukan untuk Melengkapi Tugas-Tugas dan Memenuhi Syarat-Syarat untuk Mencapai Gelar Sarjana Ekonomi Jurusan Akuntansi Fakultas Ekonomi Universitas Sebelas Maret Surakarta

Oleh SEPTIANA DEWI KURNIAWATI NIM.F0307082

FAKULTAS EKONOMI UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2011

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

PERSEMBAHAN

I dedicate this research for

”My Lovely Family” “All my best friends and others” Thanks for everything!

commit to user iv

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

MOTTO

Firman-Mu itu pelita bagi kakiku dan terang bagi jalanku (Mazmur 119:105)

Keberhasilan dapat diraih dengan dua bagian yang tidak terpisahkan, separuhnya dengan BERPIKIR POSITIF dan separuhnya dengan BEKERJA KERAS.

commit to user v

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR Puji syukur Penulis panjatkan kehadirat Tuhan yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia sehingga Penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Enviromental Performance, Enviromental Disclosure dan Economic Performance di Indonesia” ini dengan baik. Skripsi ini disusun dan diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat-syarat guna mencapai gelar Sarjana Ekonomi Jurusan Akuntansi Universitas Sebelas Maret Surakarta. Meskipun karya ini hanyalah salah satu dari ribuan karya yang lain, semoga karya ini tetap memberikan sedikit kontribusi untuk penelitian selanjutnya

Penulis menyadari bahwa dalam proses penulisan skripsi ini tidak terlepas dari dorongan dan bantuan banyak pihak. Oleh karenanya, penulis dengan ini mengucapkan terima kasih kepada: 1. Prof. Dr. Bambang Sutopo, M.Com., Ak., selaku Dekan Fakultas Ekonomi Universitas Sebelas Maret. 2. Drs. Jaka Winarna, M.Si.,Ak., selaku Ketua Jurusan Akuntansi Fakultas Ekonomi Universitas Sebelas Maret. 3. Bapak Drs. Nurmadi Harsa Sumarta, M.Si.,Ak., selaku pembimbing skripsi atas semua kritik, saran, dan perhatiannya yang sangat membantu penulis untuk mencapai hasil yang terbaik. 4. Bapak Hasan Fauzi, MBA, Ak., yang juga talah turut membantu dalam penyelesaian skripsi saya. Terima kasih telah meluangkan waktu dan perhatian dalam memberi bimbingan, kritik dan saran. commit to user

vi

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

5. Seluruh dosen dan staf karyawan Fakultas Ekonomi Universitas Sebelas Maret yang telah banyak membantu, mendidik, dan memberi ilmu kepada penulis selama perkuliahan. 6. Kedua orang tua saya yang selalu mendukung kuliah saya secara moral maupun material. Terima kasih atas kasih sayang, semangat, perhatian, dan doa yang tak pernah ada putusnya. 7. Kakak, Mas Yo dan keponakanku Alex. 8. Dewi dan Silvi yang telah berjuang bersama dalam penelitian payung dan pengerjaan skripsi. 9. Sahabat-sahabatku tersayang, Norma, tiga dara (Indah dan Iva), Julian, Putri, Cui, Eva, anak-anak cruelz (Ju, Pita, Rana). 10. Rina, Ane, Endah, Mas Angga, Mas Darmo, Mas Moer, Mas Supri yang membantu memberikan masukan, saran dan pengumpulan data. 11. Buat Anak-anak Akuntansi 2007, We are the BEST!!! 12. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu (Thanks a lot) Penulis menyadari bahwa karya ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak, penulis harapkan demi perbaikan yang berkelanjutan. Akhir kata, penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan di kemudian hari. Terima kasih. Surakarta, 10 Maret 2011

commit to user

Penulis

vii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user 8

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI Hal HALAMAN JUDUL...………………………………………………...

i

HALAMAN PERSETUJUAN………………………………………...

ii

HALAMAN PENGESAHAN…………………………………………

iii

HALAMAN MOTTO …………………………………………….......

iv

HALAMAN PERSEMBAHAN.………………………………….......

v

KATA PENGANTAR ……………………………………………......

vi

DAFTAR ISI ……………………………………………………….....

viii

DAFTAR TABEL …………………………………………………….

x

DAFTAR GAMBAR ……………………………………………........

xii

DAFTAR LAMPIRAN……………………………………………......

xiii

ABSTRAK…………………………………………………………….

xiv

ABSTRACK…………………………………………………………..

xv

BAB I. PENDAHULUAN ………………………………………........

1

A. Latar Belakang Masalah ……………………………….....

1

B. Perumusan Masalah ……………………………………….

7

C. Tujuan Penelitian …………………………………………..

7

D. Manfaat Penelitian …………………………………………

8

BAB II. LANDASAN TEORI............................................................. A. Tinjauan Pustaka…………………………..........................

10 10

1.

Annual Report…………………………………..........

10

2.

Corporate Social Disclosure (CSR)…………...........

12

3.

Enviromental Performance (Kinerja Lingkungan)….

16

commit to user viii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

4.

Enviromental Disclosure (Pengungkapan Lingkungan)

24

5.

Economic Performance (Kinerja Lingkungan)……...

26

B. Penelitian Terdahulu……………………………………….

27

C. Kerangka Berpikir…………………………………………

28

D. Perumusan Hipotesis........................................................

29

BAB III. METODE PENELITIAN……………………………………

31

A. Ruang lingkup Penelitian....................................................

31

B. Populasi, Sampel, dan Pengambilan Sampel….…………..

31

C. Data dan Metode Pengumpulan Data..…………………….

34

D. Pengukuran Variabel………………………………………

35

E. Teknis Analisis Data……………………………………….

38

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN …………….........................

46

A. Deskripsi Obyek Penelitian...............................................

46

B. Hasil Pengujian Hipotesis Pertama....................................

47

C. Hasil Pengujian Hipotesis Kedua.……..…………………..

58

D. Pembahasan……………...…………………………………

68

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN..............................................

71

A. Kesimpulan.......................................................................

71

B. Keterbatasan.....................................................................

72

C. Implikasi...........................................................................

72

D. Saran................................................................................

73

DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………

75

LAMPIRAN......................................................................................

81

commit to user ix

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user x

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL Tabel

Hal

2.1

Kriteria peringkat PROPER ………………………................

19

2.2

Indikator Peringkat Emas…………………………………….

20

2.3

Indikator Peringkat Hijau……………………….……………

21

2.4

Indikator Peringkat Biru………………………………...……

22

2.5

Indikator Peringkat Merah……………………………….......

23

2.6

Indikator Peringkat Hitam……………………..……………..

24

2.7

Penelitian Terdahulu……………………….………………...

27

4.1

Statistik Deskriptif Variabel-variabel Hipotesis Pertama (H1)

47

4.2

Hasil Uji Kolmogorov-Smirnov Hipotesis Pertama (H1)…..

49

4.3

Hasil Uji Multikolonieritas Hipotesis Pertama (H1)………..

51

4.4

Hasil Uji Durbin Watson Hipotesis Pertama (H1)………….

52

4.5

Tabel Hasil Perhitungan Nilai Durbin Watson……………..

52

4.6

Hasil Uji Gletser Hipotesis Pertama (H1)…………………..

53

4.7

Hasil Uji Statistik F (ANOVA) Economic Performance…..

55

4.8

Hasil Uji Statistik t Hipotesis Pertama (H1).........................

56

4.9

Statistik Deskriptif Variabel-variabel Hipotesis Kedua (H2)

58

4.10

Hasil Uji Kolmogorov-Smirnov Hipotesis Kedua (H2)…….

60

4.11

Hasil Uji Multikolonieritas Hipotesis Kedua (H2)………….

61

4.12

Hasil Uji Durbin Watson Hipotesis Kedua (H2)……………

62

4.13

Tabel Hasil Perhitungan Nilai Durbin Watson …………….

62

4.14

Hasil Uji Gletser Hipotesis Kedua (H2)……………………. commit to user

63

x

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

4.15

Hasil Uji Statistik F (ANOVA) Economic Performance…..

65

4.16

Hasil Uji Statistik t Hipotesis Kedua (H2)………………….

66

commit to user

xi

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user 12

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1

Hal Kerangka Berpikir.…………………………………….......

29

commit to user xii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user xiii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran

Hal

Lampiran 1 Daftar Perusahaan Sampel……………………………….

81

Lampiran 2 Item- Item Enviromental Disclosure Berdasar GRI……..

82

Lampiran 3 Hasil Uji Statistik Deskriptif……………..……………….

84

Lampiran 4 Hasil Uji Normalitas………………………………………

85

Lampiran 5 Hasil Uji Multikolonieritas……………………………….

86

Lampiran 6 Hasil Uji Autokorelasi…………………………………….

87

Lampiran 7 Hasil Uji Heterokedastisitas……………………………….

88

Lampiran 8 Hasil Uji Statistik F……………………………………….

89

commit to user xiii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 1

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah Peningkatan kepekaan, kepedulian terhadap lingkungan dan masalah etika saat ini menjadi perhatian bagi perusahaan. Polusi udara dan air, kebisingan suara, kemacetan lalu lintas, bahan kimia, hujan asam, radiasi sampah nuklir, dan masih banyak petaka lain yang menyebabkan stres mental maupun fisik, telah lama menjadi bagian dari kehidupan kita sehari-hari. Masalah-masalah perusakan lingkungan tersebut, ditambah perlakuan tidak layak terhadap karyawan, dan cacat produksi mengakibatkan ketidaknyamanan ataupun bahaya bagi konsumen. Berbagai isu tanggung jawab sosial perusahaan atau Corporate Social Responsibility (CSR) yang mengemuka kembali ini sejalan dengan semakin banyaknya tuntutan dari pihak luar. Selama ini perusahaan dianggap sebagai lembaga yang dapat memberikan banyak keuntungan bagi masyarakat. Perusahaan dapat memberikan kesempatan kerja, menyediakan barang yang dibutuhkan masyarakat untuk dikonsumsi, membayar pajak, memberikan sumbangan, dan lain-lain. Karenanya perusahaan mendapat legitimasi untuk bergerak leluasa dalam melaksanakan kegiatannya dengan tujuan utama mendapatkan keuntungan yang sebesar-besarnya. Namun, beberapa pihak menginginkan perusahaan tidak hanya berorientasi pada kepentingan stockholder melalui pencapaian laba saja, namun juga memperhatikan kepentingan

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 2

stakeholder, sehingga munculah konsep triple-bottom line (3BL) yang dijelaskan Elkington (1997) dan yang dikutip oleh Deegan (2000). Triple-bottom line menyediakan informasi tentang kinerja sosial, lingkungan dan ekonomi yang juga relevan dengan yang dikemukakan Leonard dan McAdam (2003) yang menyebutkan tentang elemen Corporate Social Responsibility (CSR). Selama ini banyak perusahaan berusaha mencapai maximum gain dan meminimumkan sacrifice yang dilandasi nilai-nilai kapitalis yang individualist, self interest, rationality, bebas nilai dan etika. Akibatnya, banyak skandal keuangan maupun skandal lingkungan yang merugikan dunia bisnis dan masyarakat. Dampak dari banyaknya berbagai praktek penyimpangan bisnis yang tidak etis dan merugikan, maka muncul berbagai tekanan internal, tingkat persaingan, tekanan eksternal dari para investor dan konsumen, tekanan peraturan dan perundang-undangan agar perusahaan

melaksanakan

tanggung

jawab

sosial.

Kesadaran

mengenai

pentingnya mempraktekkan CSR telah menjadi trend global seiring dengan semakin maraknya kepedulian masyarakat global terhadap produk-produk yang ramah lingkungan untuk menanggulangi global warming. Perusahaan-perusahaan di Indonesia sendiri pada kenyataannya masih memiliki perhatian yang rendah terhadap masalah tanggungjawab sosial terutama mengenai dampak lingkungan dari aktivitas industrinya. Hal ini dapat dilihat dari adanya perusahaan-perusahaan Indonesia yang mendapat sorotan negatif atas terbengkalainya pengelolaan lingkungan, kerusakan lingkungan yang diakibatkan dan rendahnya minat perusahaan terhadap konversi lingkungan. Contoh

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 3

perusahaan dengan tingkat resiko lingkungan yang tinggi di Indonesia adalah perusahaan yang bergerak di bidang manufaktur dan pertambangan umum. Kedua jenis perusahaan tersebut adalah perusahaan yang bmengambil bahan baku untuk proses produksi langsung dari alam. Sebagai contoh, kasus PT Lapindo Brantas yang mencari sumber gas alam di Sidoarjo yang karena lalai dan tidak bertanggung jawab malah menyemburkan lumpur panas. Lumpur panas itu telah menenggelamkan lebih dari 10.000 rumah, 600 ha sawah, belasan pabrik, dan lebih dari 20.000 orang harus mengungsi, tidak berfungsinya sarana pendidikan,

terganggunya

sarana

transportasi

baik

jalan

raya

yang

menghubungkan Surabaya-Malang dan rel kereta api. Lumpur panas tersebut dialirkan ke Kali Porong sehingga membuat air sungai menjadi keruh. Kemudian masalah PT Newmont Minahasa Raya di Nusa Tenggara yang menggunakan teknologi berbahaya di laut yaitu pembuangan tailing ke laut (Submarine Tailing Disposal) yang terbukti telah mengakibatkan pencemaran di Teluk Buyat, Sulawesi Utara. Bahkan hasil survey KLH yang dilakukan bulan September 2004 di daerah Tongo Sejorong, Benete dan Lahar, Nusa Tenggara Barat, menunjukkan sekitar 76 – 100% responden nelayan menyatakan bahwa pendapatan mereka menjadi turun (WALHI,2005). Adanya berbagai macam kepentingan dari berbagai pihak dalam perusahaanperusahaan yang memiliki masalah sosial mengakibatkan masalah sosial seringkali tidak dapat diselesaikan dengan baik. Pemerintah adalah badan pembuat peraturan, oleh karena itu pemerintah memiliki peran signifikan

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 4

terhadap kebijakan yang dibuat oleh perusahaan terhadap lingkungan eksternalnya. Berbagai peraturan terkait lingkungan yang telah dibuat pemerintah antara lain UU RI No. 23 Tahun 1997 yang diperbaharui dengan UU RI no. 32 tahun 2009 tentang Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan Hidup Pasal 5 menyatakan : 1) setiap orang berhak atas lingkungan hidup yang baik dan sehat sebagai bagian dari hak asasi manusia, 2) setiap orang berhak mendapatkan pendidikan lingkungan hidup, akses informasi, akses partisipasi dan akses keadilan dalam memenuhi hak atas lingkungan hidup yang baik dan sehat, 3) setiap orang berhak mengajukan usul dan/atau keberatan terhadap rencana usaha dan/atau kegiatan yang diperkirakan dapat menimbulkan dampak terhadap lingkungan hidup, 4) setiap orang berhak berperan dalam perlindungan dan pengelolaan lingkungan hidup sesuai dengan peraturan perundang-undangan, 5) setiap orang berhak melakukan pengaduan akibat dugaan pencemaran dan/atau perusakan lingkungan hidup, Undang-undang No. 4 Tahun 1982 dan Undangundang No. 27 Tahun 1999 tentang analisis mengenai dampak lingkungan serta Undang-undang No. 18 Tahun 1999 tentang pengelolaan limbah bahan berbahaya dan beracun. Akuntansi sebagai alat pertanggungjawaban memiliki fungsi sebagai pengendali terhadap aktivitas setiap unit usaha. Tanggung jawab managemen tidak terbatas pada pengelolaan dana dalam perusahaan, tetapi juga meliputi dampak yang ditimbulkan oleh perusahaan terhadap lingkungan sosialnya. Bentuk pertanggungjawaban akuntansi ini tentu saja harus diwujudkan dalam

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 5

bentuk laporan tahunan dengan menyajikan dan mengungkapkan setiap materi akuntansi informasi yang dibutuhkan, oleh karena itu prinsip full disclosure memegang peranan penting. Selain laporan tahunan, beberapa bentuk media lain yang dapat digunakan oleh perusahaan untuk menyampaikan laporan lingkungan adalah laporan lingkungan tersendiri (stand alone environmental reports) dan website. Gray (1993) menjelaskan bahwa pengungkapan lingkungan merupakan bagian dari pengungkapan laporan tahunan. Gray juga menjelaskan bahwa ada banyak studi yang menguji lebih lanjut mengenai informasi sosial yang dihasilkan oleh perusahaan dan menemukan bahwa informasi lingkungan merupakan salah satu bagian dari informasi tersebut. Lebih jauh, Gray menyatakan pengungkapan lingkungan merupakan bagian penting dari suatu laporan tahunan perusahaan. Pelaporan lingkungan dalam laporan tahunan di sebagian besar negara temasuk Indonesia memang masih bersifat voluntary. Pelaporan lingkungan ini dilakukan untuk menjaga reputasi perusahaan, agar perusahaan dapat tetap survive dan terhindar dari berbagai bentuk penolakan masyarakat. Sebaliknya, apabila informasi lingkungan ini tidak dicantumkan dalam laporan tahunan, maka hal ini akan memberikan pengaruh tersendiri bagi perusahaan dimata pemerintah, masyarakat, organisasi lingkungan, media masa khususnya pada investor, dan kreditor (bank) karena investor maupun kreditor (bank) tidak mau menanggung kerugian yang hanya dikarenakan oleh adanya kelalaian perusahaan tersebut terhadap tanggungjawab sosialnya (Harahap, 1998).

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 6

Penelitian ini bertujuan untuk mengukur environmental performance dan enviromental disclosure dalam pengaruhnya terhadap economic performance perusahaan dengan sampel industri-industri manufaktur dan pertambangan umum yang terdaftar di Bursa Efek Indonesia (BEI) tahun 2005-2008 dan yang mengikuti Program Penilaian Peringkat Kinerja Perusahaan dalam Pengelolaan Lingkungan (PROPER) tahun 2006-2009. Peneliti tertarik melakukan penelitian ini karena penelitian empiris terdahulu mengenai hubungan antara environmental performance,

economic

performance

dan

environmental

disclosure

menampakkan hasil yang bervariasi. Al-Tuwaijri, et al. (2004) menemukan adanya hubungan positif signifikan antara economic performance dengan environmental performance demikian juga antara environmental disclosure dengan environmental performance. Hasil penelitian yang dilakukan oleh Ignatius Bondan Suratno, Darsono, Siti Mutmainah (2006) juga menemukan adanya hubungan positif signifikan antara environmental performance dengan economic performance. Hasil sebaliknya yaitu hubungan tidak signifikan antara environmental performance dengan economic performance ditunjukkan dengan penelitian yang dilakukan oleh Feedman dan Jaggi (1992) dan Sarumpaet (2005). Untuk hubungan antara environmental disclosure dengan return saham sebagai pengganti economic performance, terbukti mempunyai hubungan positif signifikan melalui penelitian yang dilakukan Anggraini (2008). Sedangkan Feedman dan Jaggi (1982) menyatakan adanya hubungan tidak signifikan antara environmental disclosure dengan economic performance. Berdasarkan uraian

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 7

tersebut di atas, peneliti akan melakukan penelitian dengan judul “Pengaruh Enviromental Performance dan Enviromental Disclosure Terhadap Economic Performance”.

B. Perumusan Masalah Permasalahan dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut : 1. Apakah terdapat pengaruh antara environmental performance dengan economic performance pada industri manufaktur dan pertambangan umum yang terdaftar di BEI? 2. Apakah terdapat pengaruh antara environmental disclosure dengan economic performance pada industri manufaktur dan pertambangan umum yang terdaftar di BEI?

C. Tujuan Penelitian Sesuai dengan perumusan masalah, maka tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Untuk memberikan bukti empiris mengenai pengaruh environmental performance terhadap economic performance pada perusahaan manufaktur dan pertambangan umum yang terdaftar di BEI. 2. Untuk memberikan bukti empiris mengenai pengaruh environmental disclosure terhadap economic performance pada perusahaan manufaktur dan pertambangan umum yang terdaftar di BEI.

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 8

D. Manfaat Penelitian 1. Implikasi Teoritis Penelitian ini diharapkan dapat menjadi suatu referensi bagi pengembangan penelitian selanjutnya disamping sebagai sarana untuk menambah wawasan serta dapat memberikan kontribusi terhadap literatur penelitian akuntansi khususnya

mengenai

hubungan

antara

environmental

performance,

environmental disclosure dan economic performance perusahaan. 2. Implikasi Praktis a. Bagi manajemen perusahaan Hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai sebuah referensi bagi pihak manajemen perusahaan-perusahaan yang terdapat di Indonesia mengenai seberapa besar pengaruh yang ditimbulkan dari hasil kinerja keuangan perusahaan mereka sehubungan dengan perkembangan dalam kegiatan tanggung jawab sosial yang telah mereka lakukan selama ini.

b. Bagi investor Hasil penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat bagi para investor dalam memperkirakan risiko manajemen jangka panjang dalam pertimbangan pengambilan keputusan menginvestasikan modalnya pada perusahaanperusahaan di Indonesia, karena investor dapat melihat laporan tanggung jawab sosial.

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 9

c. Bagi pengambil kebijakan Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan masukan tentang kebijakan/pengaturan mengenai pengungkapan tanggung jawab sosial di dalam laporan tahunan perusahaan.

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 10

BAB II LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka 1. Annual report (Laporan Tahunan) Laporan tahunan dan laporan keuangan merupakan salah satu informasi yang

secara

formal

wajib

dipublikasikan

sebagai

sarana

pertanggungjawaban pihak manajemen terhadap pengelolaan sumber daya pemilik serta jendela informasi yang memungkinkan bagi pihak-pihak di luar manajemen untuk mengetahui kondisi perusahaan. Menurut Wikipedia (2007), annual report didefinisikan sebagai: An Annual report is a comprehensive report on a company's activities throughout the preceding year. Annual reports are intended to give shareholders and other interested persons information about the company's activities and financial performance. Beberapa fungsi mendasar annual report yang dibuat oleh masing-masing perusahaan menurut Wikipedia (2007) meliputi: a.

Sumber dokumentasi informasi perusahaan tentang apa yang telah dicapai perusahaan selama setahun.

b. Sebagai alat pemasaran yang kreatif bagi perusahaan melalui integritas desain dan tulisan. c. Menambah daya tarik perusahaan di mata konsumen.

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 11

d. Sebagai dokumen lengkap yang menceritakan secara mendetail kinerja perusahaan beserta dengan neraca rugi laba perusahaan dalam setahun. e. Memberikan gambaran mengenai tugas, peran, dan pekerjaan masingmasing bidang. Sedangkan tujuan laporan tahunan menurut Standar Akuntansi Keuangan adalah memberikan informasi tentang posisi keuangan, kinerja, dan arus kas perusahaan yang bermanfaat bagi sebagian besar kalangan pengguna laporan dalam rangka membuat keputusan-keputusan ekonomi serta menunjukkan

pertanggungjawaban

(stewardship)

manajemen

atas

penggunaan sumber daya yang dipercayakan kepada mereka. Penelitian ini menggunakan laporan tahunan karena laporan tahunan akan menjadi salah satu bahan rujukan bagi para investor dan calon investor dalam memutuskan apakah akan berinvestasi di dalam suatu perusahaan atau tidak. Dengan demikian, tingkat pengungkapan (disclosure level) yang diberikan oleh pihak manajemen perusahaan akan berdampak kepada pergerakan harga saham yang pada gilirannya juga akan berdampak pada volume saham yang diperdagangkan dan return. Adanya yurisdiksi mengenai kewajiban mengeluarkan annual report bagi perusahaan di Indonesia, dikeluarkan oleh lembaga resmi pemerintah, yaitu BAPEPAM-LK. Perusahaan di Indonesia yang melakukan penawaran kepada publik (go public), wajib menyampaikan laporan perusahaaannya kepada BAPEPAM-LK secara periodik.

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 12

Disclosure (pengungkapan) dalam annual report merupakan sumber informasi untuk berbagai pengambilan keputusan. Pengambilan keputusan ini tentunya akan sangat bergantung dari mutu dan luas pengungkapan yang disajikan dalan annual report. 2. Corporate Social Responsibility (CSR) Menurut Baker (2007), tanggung jawab sosial adalah bagaimana cara perusahaan mengelola proses bisnisnya untuk menghasilkan segala hal yang positif yang berpengaruh terhadap lingkungannya. Corporate social responsibility (CSR) atau kadang disebut juga corporate social responsiveness adalah satu konsep yang masih terus berkembang. Ada banyak definisi CSR (Sacconi, 2006; Sahlin-Andersson, 2006; Kotler dan Lee, 2005; Fukuyama, 1995; Anderson, 1989; Friedman, 1982). Tidak ada satu definisi yang disepakati apakah oleh para peneliti di perguruan tinggi maupun praktisi bisnis. Salah satu yang banyak diacu oleh para pebisnis adalah definisinya Kotler dan Lee (2005) yaitu: “Tanggung jawab sosial perusahaan

adalah

komitmen

untuk

meningkatkan

kesejahteraan

komunitas melalui pilihan praktek bisnis dan sumbangan dari sumber daya perusahaan.” Kotler dan Lee (2005) mengajukan enam pilihan melaksanakan inisiatif sosial perusahaan atau inisiatif menjalankan program CSR yang semuanya terkait dan terfokus pada perusahaan bukan pada masyarakat. Perusahaan melaksanakan program CSR dengan motivasi untuk memenuhi peraturan

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 13

(karena pemerintah mengharuskan), menaikkan penjualan dan meluaskan pangsa pasar, menguatkan posisi merk, meningkatkan citra dan pengaruh perusahaan, meningkatkan daya tarik (terutama karyawan atau calon karyawan), menurunkan biaya operasional, dan menarik investor. Lima dari enam usulan kegiatan CSR Kotler dan Lee juga tidak terlalu jauh dari mencari manfaat bagi perusahaan bukan masyarakat yaitu (1) Alasan promosi; (2) Alasan berhubungan dengan pemasaran; (3) Corporate social marketing; (4) Filantropi atau sumbangan langsung; (5) Menyediakan waktu karyawan untuk kerja sosial; dan (6) Praktek tanggung jawab sosial perusahaan. Definisi yang lebih formal dari hasil dialog dengan pebisnis dan bukan pebisnis yang diadakan oleh WBCSD tahun 1998, CSR adalah komitmen tanpa henti dari bisnis untuk berperilaku etis dan berkontribusi pada pengembangan ekonomi sambil meningkatkan kualitas hidup pekerja dan keluarganya, termasuk juga masyarakat lokal dan masyarakat umum. Menurut Wan-Jan (2006), definisi ideal CSR yang bisa diterima oleh para praktisi bisnis yang mengutamakan aspek manajemen dan keuntungan sekaligus mengandung unsur etika adalah terkait dengan tanggung jawab perusahaan pada stakeholder. CSR adalah bagaimana memperlakukan stakeholder secara etis. Stakeholder bisa dibagi menjadi direct stakeholder dan indirect stakeholder. Direct stakeholder atau para pihak langsung adalah grup yang terlibat langsung dalam transaksi ekonomi dengan

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 14

perusahaan itu. Mereka misalnya karyawan, pelanggan, pemberi kredit, dan pemasok. Model dan konsep CSR berdasarkan sub-kategori ini memperlakukan grup ini melebihi aspek legal, pasar, dan membutuhkan pandangan etis. Indirect stakeholder atau para pihak tidak langsung terdiri dari grup yang tidak memiliki hubungan langsung dengan perusahaan, tetapi meskipun demikian, tetap memberikan dampak pada perusahaan atau terkena dampak dari perusahaan. Mereka adalah berbagai tingkatan pemerintah,

kelompok

pembela

lingkungan,

komunitas

sekitar

perusahaan. Konsep CSR berdasarkan sub-kategori ini secara eksplisit perusahaan memiliki tanggung jawab pada stakeholder tidak langsung ini. Secara konseptual CSR bisa dilihat dari dua sudut pemikiran mendasar yaitu dari sudut etika dan manajemen atau strategi bisnis. Dari sudut etika, pertama CSR bisa dilihat murni hanya berdasarkan etis, yaitu perusahaan tidak mengharapkan mendapatkan sesuatu dari program CSR-nya. Program CSR-nya murni sebagai tanggung jawab. Kedua, perusahaan akan mendapatkan manfaat balik dari program CSR-nya. Manfaat balik ini bisa tangible atau intangible. Ketiga, program CSR sangat terkait dengan investasi yang baik. Ketika perusahaan bertanggung jawab, pasar (modal) akan bereaksi positif. Keempat, program CSR perusahaan bertujuan menghindari pengaruh politik eksternal atau dengan kata lain perusahaan menjalankan tanggung jawab sosialnya untuk menghindari tuntutan pemerintah (Wan-Jan, 2006).

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 15

WBCSD menghubungkan konsep CSR dengan konsep pembangunan berkelanjutan, yang sudah lebih dahulu dikembangkan. Hubungan tersebut adalah bahwa CSR merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari pembangunan berkelanjutan. Perusahaan memiliki tanggung jawab dalam tiga bidang yaitu tanggung jawab perusahaan terhadap bidang financial, lingkungan, dan sosial. Lebih jauh lagi, WBCSD melihat ada lima isu yang merupakan prioritas dalam CSR yaitu isu Hak Asasi Manusia (HAM), hak pekerja, perlindungan lingkungan, hubungan dengan pemasok/supplier, dan pelibatan masyarakat. Definisi lain dari CSR diungkapkan oleh Bank Dunia yaitu CSR sebagai komitmen bisnis untuk berkontribusi pada pengembangan ekonomi yang berkelanjutan, untuk bekerja bersama karyawan, keluarga mereka, masyarakat lokal dan masyarakat keseluruhan dalam meningkatkan kualitas kehidupan mereka agar menjadi lebih baik

sedemikian rupa sehingga baik untuk bisnis

maupun untuk pembangunan. Definisi lebih luas dari CSR yang direkomendasikan oleh Bank Dunia, di dalamnya termasuk prinsip-prinsip berikut ini: (1) CSR sifatnya sukarela; (2) CSR melebihi peraturanperaturan yang ada; (3) CSR adalah mengenai persoalan sosial dan lingkungan di dalam praktek utama bisnis, seperti pengelolaan lingkungan, standar buruh, hubungan dengan konsumen yang adil dan lainnya; (4) CSR bukanlah sebuah sumbangan atau filantropi. Dorongan paling penting adalah skenario yang saling menguntungkan bagi bisnis

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 16

dan stakeholder-nya; (5) CSR sebuah komplemen bukan pengganti peraturan-peraturan. 3. Environmental Performance (Kinerja Lingkungan) Konsep akuntansi lingkungan sebenarnya sudah mulai berkembang sejak tahun 1970-an di Eropa. Akibat tekanan lembaga-lembaga bukan pemerintah dan meningkatnya kesadaran lingkungan di kalangan masyarakat yang mendesak agar perusahaan-perusahaan menerapkan pengelolaan lingkungan bukan hanya kegiatan industri demi bisnis saja. Pemerintah

mengeluarkan

kebijakan

untuk

meningkatkan

kinerja

pengelolaan lingkungan perusahaan yaitu berupa suatu program yang disebut

Program

Pengelolaan

Penilaian

Lingkungan

Peringkat

(PROPER).

Kinerja

Perusahaan

Selanjutnya

PROPER

dalam juga

merupakan perwujudan transparansi dan demokratisasi dalam pengelolaan lingkungan di Indonesia. Penerapan instrumen ini merupakan upaya Kementerian Negara Lingkungan Hidup untuk menerapkan sebagian dari prinsip-prinsip good governance (transparansi, berkeadilan, akuntabel, dan pelibatan masyarakat) dalam pengelolaan lingkungan. Pelaksanaan PROPER bertujuan untuk: a. Meningkatkan penaatan perusahaan terhadap pengelolaan lingkungan. b. Meningkatkan komitmen para stakeholder dalam upaya pelestarian lingkungan. c.

Meningkatkan kinerja pengelolaan lingkungan secara berkelanjutan.

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 17

d. Meningkatkan kesadaran para pelaku usaha untuk menaati peraturan perundang-undangan di bidang lingkungan hidup. e. Mendorong penerapan prinsip Reduce, Reuse, Recycle, dan Recovery (4R) dalam pengelolaan limbah. Sedangkan sasaran dari pelaksanaan PROPER adalah: a. Menciptakan lingkungan hidup yang baik. b. Mewujudkan pembangunan berkelanjutan. c. Menciptakan ketahanan sumber daya alam. d.

Mewujudkan iklim dunia usaha yang kondusif dan ramah lingkungan yang mengedepankan prinsip produksi bersih atau eco-efficiency.

Kinerja penaatan yang dinilai dalam PROPER mencakup penaatan terhadap pengendalian pencemaran air, udara, pengelolaan limbah B3, dan penerapan

Analisis

Mengenai

Dampak

Lingkungan

(AMDAL).

Sedangkan penilaian untuk aspek upaya lebih dari taat, meliputi penerapan sistem manajemen lingkungan, pemanfaatan limbah dan konservasi sumber daya, dan pelaksanaan kegiatan pengembangan masyarakat (commmunity development). Penilaian ini dapat mengukur penerapan Corporate Social Responsibility (CSR). Karena keterbatasan sumber daya yang ada dan tidak semua perusahaan akan efektif ditangani melalui instrumen penaatan PROPER, maka jumlah perusahaan yang diikutsertakan dalam PROPER terbatas sesuai

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 18

sumber daya yang tersedia. Secara umum pemilihan perusahaan peserta PROPER mengacu kepada kriteria sebagai berikut: a. Perusahaan yang mempunyai dampak penting terhadap lingkungan. b. Perusahaan yang mempunyai dampak pencemaran dan kerusakan lingkungan yang besar. c. Perusahaan publik yang terdaftar di pasar modal dalam dan luar negeri. d. Perusahaan yang berorientasi ekspor. Jumlah peserta PROPER dari tahun ke tahun akan semakin ditingkatkan. Pada tahun 2002-2003 peserta PROPER baru berjumlah 85 perusahaan, pada 2003-2004 meningkat menjadi 251 perusahaan, dan pada tahun 2004-2005 mencapai 466 perusahaan. Dalam tahun 2008-2009 jumlah peserta PROPER diharapkan mencapai 1.750 perusahaan. Sistem peringkat kinerja PROPER dalam penelitian ini menggunakan skala pengukuran ordinal. Skala ini membedakan data dalam berbagai kelompok menurut lambang, dimana satu kelompok yang terbentuk mempunyai pengertian lebih (lebih tinggi, lebih besar,…) dari kelompok lainnya. Sistem peringkat kinerja PROPER mencakup pemeringkatan perusahaan dalam lima (5) warna yakni : a. Emas : Sangat sangat baik;

skor = 5

b. Hijau : Sangat baik;

skor = 4

c. Biru : Baik;

skor = 3

d. Merah : Buruk;

skor = 2

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 19

e. Hitam : Sangat buruk; Aspek

penilaian

pengendalian

PROPER

pencemaran

skor = 1 adalah air,

ketaatan

pengendalian

terhadap

peraturan

pencemaran

udara,

pengelolaan limbah B3, AMDAL serta pengendalian pencemaran laut. Ketentuan ini bersifat wajib untuk dipenuhi. Jika perusahaan memenuhi seluruh peraturan tersebut (in compliance) maka akan diperoleh peringkat BIRU, jika tidak maka MERAH atau HITAM, tergantung kepada aspek ketidak-taatannya. Untuk lebih jelasnya, berikut kriteria untuk masingmasing peringkat PROPER : Tabel 2.1 Kriteria peringkat PROPER PERINGKAT Emas

Hijau

Biru Merah

Hitam

KETERANGAN Telah melakukan pengelolaan lingkungan lebih dari yang dipersyaratkan dan telah melakukan upaya 3R (Reuse, Recycle dan Recovery), menerapkan sistem pengelolaan lingkungan yang berkesinambungan,serta melakukan upaya-upaya yang berguna bagi kepentingan masyarakat pada jangka panjang; Telah melakukan pengelolaan lingkungan lebih dari yang dipersyaratkan, telah mempunyai sistem pengelolaan lingkungan, upaya 3R (Reuse, Recycle dan Recovery); Telah melakukan upaya pengelolaan lingkungan yang dipersyaratkan sesuai dengan ketentuan atau peraturan yang berlaku; Melakukan upaya pengelolaan lingkungan, akan tetapi baru sebagian mencapai hasil yang sesuai dengan persyaratan sebagaimana diatur dengan peraturan perundang-undangan; Belum melakukan upaya lingkungan berarti, secara sengaja tidak melakukan upaya pengelolaan lingkungan sebagaimana yang dipersyaratkan, serta berpotensi mencemari lingkungan.

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 20

Tabel 2.2 Indikator Peringkat Emas Aspek Pencemaran air

Indikator 1. Mempunyai program kerja konservasi penggunaan air. 2. Melakukan audit penggunaan air secara berkala. 3. Mempunyai neraca penggunaan air untuk seluruh air yang digunakan. 4. Melakukan upaya recycle minimal 30% dari total air limbah yang dihasilkan berdasarkan baseline data Pencemaran 1. Mempunyai program konservasi energi dan pengurangan udara/energi emisi udara. 2. Melakukan audit penggunaan energi dan pengendalian emisi udara. 3. Mempunyai neraca penggunaan energi. 4. Melakukan kegiatan pengurangan emisi fugitive minimal 20% dari baseline data. 5. Melakukan kegiatan pengurangan penggunaan BPO 6. Melakukan kegiatan pengurangan GRK sebesar minimal 5% dari baseline data. 7. Melakukan efisiensi energi min. 5% dari baseline data. Limbah B3 1. Mempunyai program 3R (Reuse, Recycle, Recovery) untuk pengolahan limbah B3. 2. Melakukan upaya 3R minimal 30% dari total limbah yang berpotensi untuk dilakukan 3R selama periode penilaian berdasarkan baseline data. Padat non B3 1. Mempunyai program 3R pengelolaan limbah non B3. 2. Melakukan upaya 3R minimal 30% dari total limbah padat non B3 yang berpotensi untuk dilakukan 3R berdasarkan baseline data. 1. Melakukan audit lingkungan secara keseluruhan berskala. Sistem Manajemen 2. Memperoleh sertifikasi Sistem Manajemen Lingkungan Lingkungan (SML) dari lembaga akreditasi lebih dari satu kali 3. Telah mendapatkan peringkat PROPER hijau selama dua kali berturut-turut. Community 1. Melakukan upaya pemberdayaan masyarakat sehingga Development dapat mandiri, seperti adanya usaha mandiri masyarakat. 2. Mendapatkan penghargaan Corporate Social Responsible (CSR) dari lembaga kredibel lainnya. Sumber : Kementerian Lingkungan Hidup

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 21

Tabel 2.3 Indikator Peringkat Hijau Aspek Pencemaran air

Indikator 1. Melakukan audit penggunaan air 2. Mempunyai neraca penggunaan air untuk seluruh air yang digunakan 3. Melakukan upaya 3R untuk air limbah minimal 20% dari total air limbah yang dihasilkan berdasarkan baseline data. 4. Melakukan upaya efisiensi penggunaan air. Pencemaran 1. Mempunyai program konservasi energi dan pengurangan energi udara/ energi emisi udara. 2. Melakukan audit penggunaan energi & pengendalian emisi udara. 3. Mempunyai neraca penggunaan energi. 4. Melakukan kegiatan pengurangan emisi fugitive minimal 2% dari baseline data. 5. Melakukan kegiatan pengurangan penggunaan BPO (Bahan Perusak Ozon). 6. Melakukan kegiatan pengurangan GRK sebesar minimal 2%. Limbah B3 Melakukan upaya 3R minimal 20% dari total limbah B3 yang dihasilkan oleh perusahaaan dan berpotensi untuk dilakukan 3R selama periode penilaian. Padat Non B3 Melakukan upaya 3R total minimal 20% dari total limbah non B3 yang berpotensi untuk dilakukan 3R. Sistem Mana1. Melakukan audit lingkungan secara keseluruhan. jemen Ling2. Memiliki sertifikasi Sistem Manajemen Lingkungan (SML) oleh kungan lembaga akreditasi atau lembaga lainnya. Community 1. Memberikan bantuan ataupun sumbangan rutin untuk pelaksanaan Development kegiatan sosial kepada masyarakat disekitar lokasi. 2. Tidak memiliki permasalahan sosial dengan masyarakat sekitar. Sumber : Kementerian Lingkungan Hidup

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 22

Tabel 2.4 Indikator Peringkat Biru Aspek Air

Indikator 1.100% data pemantauan memenuhi BMAL (Baku Mutu Air Limbah). 2. Menyampaikan 100% data pemantauan yang dipersyaratkan. 3. Memenuhi seluruh ketentuan teknis lainnya yang dipersyaratkan. AMDAL Melaksanakan dan melaporkan pelaksanaan RKL/RPL atau UKL/UPL sesuai dengan ketentuan dan persyaratan AMDAL. Udara 1. Bagi sumber emisi yang berjumlah ≤ 5 cerobong, semua cerobong harus dilakukan pemantauan. 2. Bagi sumber emisi yang berjumlah > 5 cerobong, dapat dilakukan pemantauan minimal 80% dari jumlah total cerobong. 3. Bagi yang memiliki baku mutu emisi spesifik semua parameter dipantau, sedangkan yang tidak memiliki baku mutu emisi spesifik dipilih 3 parameter yang dominan. 4. Menyampaikan 100% data pemantauan yang dipersyaratkan. 5. 100% data pemantauan memenuhi BMEU yang dipersyaratkan. 6. Memenuhi seluruh ketentuan teknis lainnya yang dipersyaratkan Limbah B3 1. Memenuhi ≥ 90% ketentuan pengelolaan limbah B3 yang wajib dilakukan sesuai dengan izin dimiliki oleh perusahaan. 2. Kinerja PLB3 ≥ 90% dari total Limbah B3 yang dihasilkan yang tercatat dalam neraca limbah B3. 3. Telah menyelesaikan upaya clean-up open dumping dan open burning dan atau upaya lanjut yang telah disetujui oleh KLH. 4. Melakukan upaya 3R. Sumber : Kementerian Lingkungan Hidup

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 23

Tabel 2.5 Indikator Peringkat Merah Aspek AMDAL Air

Udara

Limbah B3

Indikator Melaksanakan < 50% kegiatan pengelolaan lingkungan sesuai dengan ketentuan dan persyaratan dalam AMDAL. 1. < 50% data pemantauan memenuhi BMAL yang dipersyaratkan. 2. Menyampaikan < 50% data pemantauan yang dipersyaratkan. 3. Memenuhi < 50% ketentuan teknis lainnya yang dipersyaratkan 1. Pemantauan dilakukan < 3 cerobong. 2. Bagi sumber emisi yang berjumlah > 5 cerobong dilakukan pemantauan minimal < 30% dari jumlah total cerobong. 3. Memantau 50% parameter dari baku mutu emisi spesifik dipantau < 2 parameter yang dominan. 4. Menyampaikan < 50% data pemantauan yang dipersyaratkan. 5. < 50% data pemantauan memenuhi BMEU yang dipersyaratkan. 6. Memenuhi < 50% ketentuan teknis lainnya yang dipersyaratkan. 1. Memenuhi < 40% ketentuan penelolaan limbah B3 yang wajib dilakukan sesuai dengan izin yang dimiliki oleh perusahaan. 2. Kinerja PLB3 < 40% dari total limbah B3 yang dihasilkan yang tercatat dalam neraca LB3. 3. Sudah menghentikan open dumping dan open burning. 4. Tidak memiliki izin pengelolaan limbah B3 dan atau menyerahkan limbah B3 ke pihak ke-3 yang tidak memiliki izin. 5. Telah melakukan usaha pengelolaan limbah B3 ke pihak ke-3 yang tidak memiliki izin.

Sumber : Kementerian Lingkungan Hidup

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 24

Tabel 2.6 Indikator Peringkat Hitam Aspek Indikator AMDAL Tidak memiliki AMDAL yang telah disetujui oleh komisi AMDAL. Air

1. Air limbah yang dibuang ke lingkungan > 500% BMAL dari 80% data yang wajib disampaikan sesuai dengan yang dipersyaratkan. 2. Tidak melakukan pemantauan air limbah sama sekali. 3. Melakukan by pass untuk pembuangan air limbah dengan sengaja. 4. Melakukan by pass lebih dari satu kali. Udara 1. Tidak melakukan pemantauan emisi cerobong sama sekali. 2. 50% data pemantauan yang wajib disampaikan melebihi 500% BMEU Limbah Melakukan kegiatan open dumping dan atau open burning limbah B3 B3 dengan sengaja secara langsung ke lingkungan dan tidak melakukan upaya sama sekali. Sumber : Kementerian Lingkungan Hidup

4.

Enviromental Disclosure (Pengungkapan Lingkungan) Pengungkapan secara umum terbagi atas dua jenis yaitu, voluntary disclosure dan mandatory disclosure. Voluntary disclosure adalah pengungkapan

berbagai

informasi

yang

berkaitan

dengan

aktivitas/keadaan perusahaan secara sukarela. Meski pada kenyataannya pengungkapan secara sukarela tidak benar-benar terjadi karena terdapat kecenderungan bagi perusahaan untuk menyimpan dengan sengaja informasi yang sifatnya dapat menurunkan arus kas. Hal tersebut dianggap dapat menyebabkan kerugian pada perusahaan. Oleh karena itu, manajer suatu perusahaan hanya akan mengungkapkan informasi yang baik (good news) yang dapat menguntungkan perusahaan.

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 25

Ada berbagai cara untuk meraih kepercayaan dari stakeholders dan untuk memperoleh value added bagi perusahaan, salah satunya dengan meningkatkan kredibilitas perusahaan melalui pengungkapan sukarela secara lebih luas (Rahayu, 2008). Adapun salah satu jenis pengungkapan sukarela adalah environmental disclosure. Enviromental disclosure adalah pengungkapan informasi yang berkaitan dengan lingkungan di dalam laporan perusahaan (Ignatius Bondan Suratno, Darsono, Siti Mutmainah,2006). Informasi ini dapat diperoleh dengan banyak cara, seperti pernyataan kualitatif, asersi atau fakta kuantitatif, bentuk laporan keuangan atau catatan kaki. Melalui pengungkapan lingkungan hidup pada laporan tahunan, masyarakat dapat memantau aktivitas – aktivitas yang dilakukan oleh perusahaan dalam rangka memenuhi tanggungjawab sosialnya. Dengan cara demikian, perusahaan akan memperoleh perhatian, kepercayaan dan dukungan dari masyarakat (Brown dan Deegan, 1998). Selain laporan tahunan, terdapat beberapa bentuk media lain yang dapat digunakan oleh perusahaan untuk menyampaikan laporan lingkungan, antara lain seperti stand alone environmental reports dan website. Dalam mengukur environmental disclosure dibutuhkan suatu checklist yang berisi item-item pengungkapan yang nantinya akan dicocokkan dengan pengungkapan yang terdapat dalam laporan tahunan perusahaan. Dalam penelitian ini digunakan checklist item-item pengungkapan

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 26

lingkungan pada Global Reporting Initiative (GRI) yang merupakan standar internasional yang diakui dan telah diterapkan oleh perusahaan internasional dalam menganalisa pengungkapan perusahaan. 5.

Economic Performance (Kinerja Ekonomi) Penilaian kinerja adalah penentuan secara periodik efektifitas operasional suatu organisasi, bagian organisasi dan karyawannya berdasarkan sasaran, standar dan kriteria yang ditetapkan sebelumnya (Mulyadi, 1997). Economic performance adalah kinerja perusahaan-perusahaan secara relative dalam suatu industri yang sama yang ditandai dengan return tahunan industri yang bersangkutan (Suratno, dkk., 2006). Pengukuran kinerja ekonomi dapat dihitung menurut accounting based measures maupun capital market based. Pada accounting based measures dapat menggunakan analisis rasio keuangan sebagai pengukuran secara financial. Pada penelitian terdahulu, Bragdon dan Malin (1972) dalam Al Tuwaijri, et al (2004) menggunakan accounting based measures (earnings per share dan ROE). Sedangkan Spicer (1978) dalam Al Tuwaijri, et al (2004) menggunakan keduanya baik accounting based measures maupun capital market based (profitability dan price earning ratio).

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 27

B. Penelitian Terdahulu Berikut beberapa penelitian terdahulu yang pernah dilakukan oleh para peneliti yang berhubungan dengan kinerja lingkungan : Tabel 2.7 Penelitian Terdahulu Peneliti Bragdon dan Marlin (1972)

Freedman dan Jaggi (1982)

Freedman dan Jaggi (1992)

Variabel Environmental performance perusahaan kertas dari CEP (Council of Economic Priorities) dan profitabilitas (laba per lembar saham dan return modal). Enviromental disclosure dan economic performance yang diukur dengan enam rasio akuntansi. Enviromental performance dan economic performance.

Al-Tuwaijri (2004)

Enviromental performance, environmental disclosure dan economic performance.

Sarumpaet Susi (2005)

Enviromental performance dan economic performance.

Suratno, Darsono dan Mutmainah (2007)

Enviromental performance, environmental disclosure dan economic performance.

Anggraini (2008)

Enviromental performance, environmental disclosure dan return saham.

commit to user

Hasil Menemukan hubungan positif antara profitabilitas dengan environmental performance .

Menemukan hubungan tidak signifikan antara environmental disclosure dengan economic performance. Menemukan hubungan tidak signifikan antara environmental performance dengan economic performance. Hanya economic performance dengan environmental performance yang mempunyai hubungan positif signifikan. Menemukan hubungan tidak signifikan antara environmental performance dengan economic performance. Menemukan hubungan positif signifikan antara environmental performance dengan environmental disclosure dan economic performance. Menemukan hubungan positif signifikan antara environmental performance dan environmental disclosure dengan return saham.

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 28

C. Kerangka Berpikir Informasi mengenai aktivitas atau kinerja perusahaan merupakan suatu hal yang sangat berharga bagi stakeholder khususnya investor. Bagi stakeholder, pengungkapan informasi mengenai aktivitas atau kinerja perusahaan menjadi hal yang sangat dibutuhkan untuk mengetahui kondisi suatu perusahaan yang akan menjadi tempat bagi para investor dalam menanamkan investasinya. Perusahaan

yang memiliki

environmental

performance

atau

kinerja

lingkungan yang baik merupakan suatu good news bagi investor dan calon investor. Perusahaan yang memiliki tingkat environmental performance yang tinggi akan direspon secara positif oleh investor melalui fluktuasi harga saham perusahaan. Harga saham secara relatif dalam industri yang bersangkutan merupakan cerminan pencapaian economic performance perusahaan. Sedangkan perusahaan dengan pengungkapan lingkungan yang tinggi

dalam laporan

keuangannya akan lebih dapat diandalkan. Laporan keuangan yang handal tersebut akan berpengaruh secara positif terhadap economic performance, dimana investor akan merespon secara positif dengan fluktuasi harga pasar saham yang semakin tinggi.

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 29

Enviromental performance

H1 Economic performance H2

Enviromental disclosure

Gambar 2.1 Kerangka Berpikir D. Perumusan Hipotesis 1. Pengaruh Environmental Performance terhadap Economic Performance Dewasa ini, perusahaan diharapkan tidak hanya mementingkan kepentingan stockholders, tetapi juga karyawan, konsumen serta masyarakat. Perusahaan mempunyai tanggung jawab sosial terhadap pihak-pihak di luar manajemen dan pemilik modal. Salah satu argumentasi dalam hubungan antara profitabilitas dan tingkat kinerja sosial adalah ketika perusahaan memiliki tingkat laba yang tinggi, perusahaan menganggap tidak perlu melaporkan halhal yang dapat mengganggu informasi tentang sukses keuangan perusahaan. Sebaliknya, pada saat tingkat profitabilitas rendah, mereka berharap para pengguna laporan akan membaca “good news” kinerja perusahaan, misalnya dalam lingkup social dan lingkungan sehingga investor akan tetap berinvestasi

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 30

di perusahaan tersebut. Apabila semakin besar andil perusahaan di dalam kegiatan lingkungan, maka semakin baik pula image perusahaan di mata stakeholder maupun pengguna laporan keuangan. Dengan adanya image positif tersebut, maka akan dapat menarik perhatian dari para stakeholder maupun masyarakat pengguna laporan keuangan. Maka dengan kinerja lingkungan perusahaan yang meningkat akan semakin baik pula kinerja ekonomi perusahaan tersebut, sehingga pasar akan merespon secara positif melalui fluktuasi harga saham yang diikuti oleh meningkatnya return saham perusahaan yang secara relatif merupakan cerminan pencapaian economic performance.

Hubungan

antara

environmental

performance

terhadap

economic performance dapat dihipotesiskan sebagai berikut: H1 : Environmental Performance memiliki pengaruh signifikan terhadap Economic Performance. 2. Pengaruh Environmental Disclosure terhadap Economic Performance Perusahaan melakukan pengungkapan informasi sosial dengan tujuan untuk membangun image perusahaan dan mendapatkan perhatian dari masyarakat. Envirnonmental disclosure menyajikan besarnya kepedulian perusahaan terhadap lingkungan. Sesuai dengan teori stakeholder, besarnya informasi keuangan lingkungan yang diungkapkan perusahaan akan berpengaruh terhadap stakeholder dan berakibat pada harga saham dan return tahunan perusahaan. Return tahunan merupakan ukuran yang obyektif

dan

komprehensif dalam mewakili economic performance (Al Tuwaijri, 2004).

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 31

Dengan mengungkapkan informasi yang berkaitan dengan lingkungan akan membuat laporan keuangan menjadi lebih handal dan akan menjadi good news bagi perusahaan sehingga stakeholder maupun pengguna laporan keuangan akan lebih tertarik terhadap perusahaan dan perusahaan akan direspon positif oleh pasar dengan fluktuasi harga saham dan meningkatnya return saham perusahaan. Hubungan antara environmental disclosure terhadap economic performance dapat dihipotesiskan sebagai berikut : H2 : Environmental Disclosure memiliki pengaruh signifikan terhadap Economic Performance.

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 32

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

A. Ruang Lingkup Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk menguji dua buah hipotesis (hypothesis testing) yang menjelaskan hubungan antarvariabel suatu fenomena. Kedua hipotesis tersebut yaitu hubungan antara environmental performance dan economic performance serta antara environmental disclosure dan economic performance dengan satu variabel kontrol yaitu ukuran perusahaan (size), sehingga penelitian ini termasuk penelitian kausal yaitu penelitian yang dimaksudkan

untuk

mengungkapkan

permasalahan

berupa

hubungan

pengaruh antar variable (Sularso, 2003:30). Penelitian ini bersifat cross sectional (cross-sectional study), yaitu penelitian yang datanya dikumpulkan sekaligus pada periode tertentu yaitu annual report pada tahun 2005 – 2008.

B. Populasi, Sampel dan Teknik Pengambilan Sampel Populasi adalah keseluruhan kelompok, peristiwa atau suatu ketertarikan yang ingin diselidiki oleh peneliti. Populasi dalam penelitian ini adalah seluruh perusahaan industri manufaktur dan non manufaktur yang tercatat di Bursa Efek Indonesia (BEI). Penggunaan perusahaan yang tercatat di BEI sebagai populasi karena perusahaan tersebut mempunyai kewajiban untuk menyampaikan laporan tahunan kepada pihak luar perusahaan, sehingga

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 33

memungkinkan data laporan tahunan tersebut diperoleh dalam penelitian ini. Sedangkan sampel adalah subkelompok atau sebagian dari populasi. Dengan mempelajari sampel, peneliti akan mampu menarik kesimpulan yang dapat digeneralisasikan terhadap populasi penelitian (Sekaran, 2000). Sampel dalam penelitian ini adalah industri manufaktur dan pertambangan umum go-pubic yang tercatat di Bursa Efek Indonesia (BEI) tahun 2005-2008 yang mengikuti Program Penilaian Peringkat Kinerja Perusahaan dalam Pengelolaan Lingkungan Hidup (PROPER) pada tahun 2006-2009. Penentuan sampel dalam penelitian ini menggunakan purposive sampling, yang berarti sampel ditarik sejumlah tertentu dari populasi dengan menggunakan pertimbangan tertentu. Dalam hal ini sampel yang diambil harus memenuhi karakteristik yang disyaratkan. Secara umum, karakteristik tersebut adalah sebagai berikut: 1. Industri sampel adalah industri yang bergerak di bidang manufaktur dan pertambangan umum yang go public dan terdaftar di Bursa Efek Indonesia serta menerbitkan laporan tahunan (annual report) pada tahun 2005-2008. 2. Perusahaan yang dipilih sebagai sampel adalah industri yang bergerak di bidang manufaktur dan pertambangan umum yang telah mengikuti Program Penilaian Peringkat Kinerja Perusahaan dalam Pengelolaan Lingkungan Hidup (PROPER) tahun 2006-2009. Alasan diambilnya kedua jenis industri tersebut sebagai sampel adalah karena kedua jenis industri tersebut memiliki tingkat resiko lingkungan yang tinggi dimana bahan baku untuk proses produksi diambil langsung dari alam.

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 34

C. Data dan Metode Pengumpulan Data Secara umum data penelitian dikelompokkan menjadi dua, yaitu data primer dan data sekunder. Data primer adalah data yang diperoleh secara langsung dari responden. Data sekunder adalah data yang diperoleh secara tidak langsung dari responden (Sekaran, 2000). Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data sekunder yaitu data yang dibuat atau dikumpulkan oleh pihak luar (Sekaran, 2000:211). Penelitian ini menggunakan data sekunder berupa annual report (yang diterbitkan perusahaan go public) perusahaan yang bergerak dibidang industri manufaktur dan pertambangan umum pada tahun 2005, 2006, 2007, 2008 yang diperoleh dari Indonesia Stock Exchange, Indonesia Capital Market Directory (ICMD) dan dari situs masing – masing perusahaan sampel. Sedangkan untuk data kriteria PROPER diambil dari situs Kementerian Lingkungan Hidup (www.menlh.go.id). Metode pengumpulan data yang akan digunakan untuk dianalisis dalam penelitian ini adalah metode dokumenter, karena data yang dikumpulkan adalah data sekunder dalam bentuk laporan tahunan perusahaan yang dijadikan subjek penelitian. Berikut ini daftar perusahaan yang memenuhi kriteria dan sesuai dengan data yang disajikan oleh BEI dalam situs resminya:

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 35

Tabel 3.1 Perusahaan Sampel Penelitian NO KODE NAMA EMITEN 1 Aneka Tambang (Persero) Tbk AANTM 2 Astra Otoparts AUTO 3 Fajar Surya Wisesa FASW 4 Holcim Indonesia SMCB 5 Indocement Tunggal Prakarsa INTP 6 Internasional Nickel Indonesia INCO 7 Kawasan Industri Jababeka KIJA 8 Sinar Mas Agro Resources and Technology SMART 9 Tambang Batubara Bukti Asam Tbk PTBA 10 Unggul Indah Cahaya UNIC 11 Unilever UNVR Sumber: www.idx.co.id

D. Pengukuran Variabel Sekaran (2000) menyatakan bahwa variabel merupakan sesuatu yang mempunyai nilai yang dapat berbeda/berubah. Nilai ini dapat berbeda dalam waktu yang lain untuk objek/orang yang sama atau dapat juga berbeda pada waktu yang sama untuk objek/orang yang berbeda. Penelitian ini menggunakan dua variabel utama yaitu variabel independen dan dependen dengan satu variabel kontrol yaitu ukuran perusahaan (size). Untuk perumusan hipotesis yang pertama, Enviromental Performance sebagai variabel independen dan Economic Performance sebagai variabel

dependennya.

Sedangkan

untuk

hipotesis

kedua,

variabel

independennya adalah Enviromental Disclosure dan Economic Performance

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 36

merupakan variabel dependennya. Adapun definisi dan pengukuran masingmasing variabel akan dijelaskan sebagai berikut. 1. Environmental Performance Environmental Performance menurut Ignatius Bondan Suratno, Darsono, Siti Mutmainah (2006) adalah kinerja perusahaan dalam menciptakan lingkungan yang baik (green). Environmental performance perusahaan diukur dari prestasi perusahaan mengikuti program PROPER yang merupakan salah satu upaya yang dilakukan oleh Kementrian Lingkungan Hidup (KLH) untuk mendorong penataan perusahaan dalam pengelolaan lingkungan

hidup

melalui

instrumen

informasi.

Enviromental

Performance yang diproksi dengan rating kinerja PROPER dalam lima kode warna dari yang terbaik hingga industri dengan kinerja lingkungan terburuk yaitu: Emas (sangat sangat baik) dengan skor = 5, Hijau (sangat baik) dengan skor = 4, Biru (Baik) dengan skor = 3, Merah (buruk) dengan skor = 2 dan Hitam (sangat buruk) dengan skor = 1. Sistem peringkat kinerja PROPER ini menggunakan skala pengukuran ordinal. Skala ini membedakan data dalam berbagai kelompok menurut lambang, dimana satu kelompok yang terbentuk mempunyai pengertian lebih (lebih tinggi, lebih besar,…) dari kelompok lainnya. Oleh karena itu, dengan skala ordinal maka data atau obyek memungkinkan untuk diurutkan atau dirangking.

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 37

2. Enviromental Disclosure Terdapat 33 item environmental disclosure yang seharusnya diungkapkan dalam Catatan atas Laporan Keuangan untuk industri manufaktur dan pertambangan umum berdasarkan Global Reporting Initiative (GRI). Rumusannya sebagai berikut: Jumlah yang dilaporkan pada tahun ke-n x 100% Jumlah yang seharusnya dilaporkan 3. Economic Performance Menurut Al-Tuwaijri, et al. (2004) dalam Ignatius Bondan Suratno, Darsono, Siti Mutmainah (2006) economic performance dinyatakan dalam skala hitung: ( P1 –

P

0

) + Div -

P

Me

RI

0

Dimana: = harga saham akhir tahun,

P

1

P

= harga saham awal tahun

0

Div

Me

= pembagian dividen RI

= median return industry

4. Variabel Kontrol Variabel kontrol yang ditetapkan dalam penelitian ini adalah ukuran perusahaan (size). Size perusahaan merupakan variabel penduga yang

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 38

banyak digunakan untuk menjelaskan variasi pengungkapan (Miranti, 2009). Ukuran perusahaan adalah suatu skala yang dapat diklasifikasikan besar kecilnya perusahaan menurut berbagai cara, antara lain berdasarkan total aset, penjualan, modal atau nilai pasar sahamnya. Mengacu pada penelitian sebelumnya yaitu Freedman dan Jaggi (2005), Haniffa dan Cooke (2005) dan Miranti (2009), maka penelitian ini menggunakan proxy logaritma total aset untuk mengukur size perusahaan. Total aset digunakan karena berisi keseluruhan aset yang dimiliki perusahaan baik yang lancar maupun tidak lancar sehingga lebih menunjukkan ukuran perusahaan yang sebenarnya. Peneliti akan menggunakan ukuran perusahaan (size) sebagai variabel kontrol dalam pengujian hipotesis pertama (H1) dan hipotesis kedua (H2).

E. Teknik Analisis Data Data sekunder yang diperoleh dalam penelitian ini dianalisis dengan berbagai pengujian statistik. Analisis data tidak hanya digunakan untuk menguji hipotesis tetapi juga untuk pengujian statistik lainnya. 1. Statistik deskriptif Statistik deskriptif memberikan gambaran atau deskripsi suatu data yang dilihat dari nilai rata-rata (mean), standar deviasi, varian, maksimum, minimum, sum, range, kurtosis dan skewness (Ghozali, 2009).

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 39

2. Uji Asumsi Klasik Berdasarkan perumusan masalah yang dibahas sebelumnya, maka untuk mencapai tujuan penelitian, analisa data dilakukan melalui model regresi linier berganda. Hal ini dilakukan untuk membuktikan apakah ada hubungan antara variabel independen terhadap variabel dependen. Analisis regresi dapat digunakan terutama untuk tujuan peramalan, dimana dalam model tersebut terdapat satu buah variabel dependen dan beberapa variabel independen. Dalam regresi linier berganda terdapat beberapa uji yang perlu diperhatikan sehingga diperoleh hasil analisis yang valid. Berikut uji-uji yang dapat dilakukan: a. Uji Normalitas Uji normalitas bertujuan untuk mengetahui apakah penelitian berasal dari populasi yang didistribusikan secara normal atau tidak. Distribusi normal merupakan distribusi teoritis dari variabel random yang kontinyu (Dajan, 1986). Kurva yang menggambarkan distribusi normal adalah kurva normal yang berbentuk simetris/berbentuk bel (lonceng). Bentuk ini menunjukkan bahwa frekuensi dalam suatu distribusi normal terpusat pada bagian pusat dari distribusi normal dan nilai-nilai diatas dan dibawah rata-rata adalah sama dengan distribusinya. Untuk menguji normalitas data, peneliti menggunakan Kolmogorov-Smirnov. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 40

apakah nilai dua sampel yang diamati terdistribusi secara normal. Kriteria pengujian dengan pengujian dua arah (two-tailed test) yaitu dengan membandingkan probabilitas yang diperoleh dengan taraf signifikansi 5%. Data dikatakan berdistribusi normal jika nilai signifikansi (Sig hitung) > 0,05 (Ghozali, 2001). b. Uji Multikolinearitas Ghozali (2001) mendefinisikan multikolinearitas sebagai suatu situasi adanya korelasi variabel-variabel independen di antara satu dan yang lainnya. Model regresi yang baik seharusnya tidak terjadi korelasi di antara

variabel

independen.

Jika

variabel

independen

saling

berkolerasi, maka variabel ini tidak ortogonal. Variabel independen yang bersifat ortogonal adalah variabel independen yang nilai korelasi di antara semuanya sama dengan nol. Jika terdapat korelasi yang sempurna di antara sesama variabel independen sehingga nilai koefisien korelasi di antara sesama variabel independen sama dengan satu, maka konsekuensinya adalah sebagai berikut : 1) koefisien-koefisien regresi menjadi tidak dapat diperkirakan, 2) nilai standar error setiap koefisien regresi menjadi tidak terhingga. Ada tidaknya multikolinearitas antarvariabel independen dilihat dari nilai tolerance dan lawannya Variance Inflation Factor (VIF). Kedua

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 41

ukuran ini menunjukkan setiap variabel independen manakah yang dijelaskan

variabel

independen

lainnya.

Tolerance

mengukur

variabilitas variabel independen yang terpilih yang tidak dijelaskan variabel independen lainnya. Nilai cutoff untuk menunjukkan adanya multikolinearitas adalah nilai tolerance < 0.10 atau sama dengan nilai VIF > 10 (Ghozali, 2001). c. Uji Heteroskedastisitas Uji heteroskedastisitas bertujuan menguji apakah dalam model regresi terjadi ketidaksamaan varian dari residual satu pengamatan ke pengamatan yang lain (Ghozali, 2006). Untuk menentukan ada tidaknya heteroskedastisitas dapat digunakan berbagai cara seperti dengan grafik scatterplot, Uji White, Uji Park atau Uji Gletser. Penelitian ini akan menggunakan salah satu uji heteroskedastisitas yang mudah yang dapat diaplikasikan dengan SPSS yaitu Uji Gletser. Secara umum, Uji Gletser dinotasikan sebagai berikut:

e = b1 + b2 x2 + v Di mana:

e

x

= Nilai absolute dari residual yang dihasilkan dari regresi model

2

= Vareabel penjelas

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 42

Bila vareabel penjelas secara statistik signifikan mempengaruhi residual

maka

model

dapat

dipastikan

mengalami

masalah

heteroskedastisitas (Ghozali, 2001). d. Uji Autokorelasi Autokorelasi dapat diartikan sebagai korelasi antara anggota serangkaian observasi yang diurutkan menurut waktu atau ruang (Gujarati, 1991: 201). Menurut Ghozali (2001), uji autokolerasi bertujuan untuk menguji apakah dalam model regresi linear ada kolerasi antara kesalahan pengganggu pada periode t dengan kesalahan pengganggu pada periode t-1 (sebelumnya). Model regresi yang baik adalah regresi yang bebas dari autokorelasi. Jenis pengujian yang digunakan untuk mengetahui adanya autokorelasi adalah uji DurbinWatson. Langkah-langkah yang dilakukan dalam uji Durbin-Watson adalah sebagai berikut: 1) regresi untuk mendapatkan nilai d, 2) mencari nilai kritis dL dan dU, 3) ada atau tidaknya autokorelasi dapat dilihat dengan cara : jika d < dL

: terjadi autokorelasi positif,

jika d > 4-dL

: terjadi autokorelasi negatif,

jika dU < d < 4-dU

: tidak terjadi autokorelasi,

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 43

jika dL £ d £ dU atau 1-dU £ d £ 4-dL : berarti tidak dapat ditarik kesimpulan.

3. Uji Kelayakan Model a. Koefisien Determinasi (R²) Koefisien determinasi (R²) bertujuan untuk mengukur seberapa jauh kemampuan model dalam menerangkan variasi variabel dependen. Nilai koefisien determinasi adalah nol dan satu. Nilai R² yang kecil berarti kemampuan variabel-variabel independen dalam menjelaskan variasi variabel dependen amat terbatas. Nilai yang mendekati satu berarti variabel-variabel independen memberikan hampir semua informasi yang dibutuhkan untuk memprediksi variasi variabel dependen. Menurut Ghozali (2001), bila terdapat nilai adjusted R² bernilai negatif, maka nilai adjusted R² dianggap bernilai nol. b. Uji Statistik F Uji signifikansi simultan (uji statistik F) bertujuan untuk mengukur apakah semua variabel independen yang dimasukkan dalam model mempunyai

pengaruh

secara

bersama-sama

terhadap

variabel

dependen. Pengujian secara simultan ini dilakukan dengan cara membandingkan antara tingkat signifikansi F dari hasil pengujian dengan nilai signifikansi yang digunakan dalam penelitian ini. Jika

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 44

tingkat signifikansi F yang diperoleh dari hasil pengolahan nilainya lebih kecil dari nilai signifikansi yang digunakan yaitu sebesar 5%, maka dapat disimpulkan bahwa semua variabel independen secara simultan berpengaruh terhadap variabel dependen. Sebaliknya, apabila tingkat signifikansi F yang diperoleh dari hasil pengolahan nilainya lebih besar dari nilai signifikansi yang digunakan yaitu sebesar 5%, maka dapat disimpulkan bahwa semua variabel independen secara simultan tidak berpengaruh terhadap variabel dependen.

4. Uji Hipotesis Untuk kedua hipotesis dalam penelitian ini dilakukan pengujian dengan menggunakan analisis regresi linear berganda yaitu analisis terhadap hubungan satu vareabel tak bebas (Y) dengan beberapa vareabel bebas (X). Uji yang dilakukan adalah uji t. Pengambilan keputusan dilakukan berdasarkan perbandingan nilai t hitung masing-masing koefisien dengan t tabel, dengan tingkat signifikansi 5%. Jika t hitung < t tabel, maka Ho diterima. Ini berarti bahwa variabel independen tidak berpengaruh terhadap variabel dependen. Sedangkan jika t hitung > t tabel, maka Ho ditolak dan Ha diterima. Hal ini berarti bahwa variabel independen berpengaruh terhadap variabel dependen. Tingkat signifikansi yang digunakan dalam penelitian ini adalah 5%. Jika tingkat signifikansi > 0,05

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 45

maka hipotesis ditolak. Jika tingkat signifikansi < 0,05 maka hipotesis diterima. Persamaan masing-masing hipotesisnya adalah sebagai berikut: Model regresi yang digunakan untuk pengujian hipotesis pertama dan kedua : EcP = a + b EnP + c EnD + d size

Keterangan: EcP

= Economic performance (kinerja ekonomi yang dicapai)

EnP

= Environmental performance (kinerja lingkungan yang dicapai perusahaan).

EnD

= Environmental disclosure (pengungkapan lingkungan dalam annual report)

size

= ukuran perusahaan

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 46

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Deskripsi Obyek Penelitian Penelitian ini terdiri dari tiga buah variabel utama yang masing-masing adalah environmental performance, environmental disclosure dan economic performance dengan satu variabel kontrol yaitu ukuran perusahaan (size). Untuk data environmental performance didapat dari website Kementerian Lingkungan Hidup (KLH) yang berupa data keikutsertaan perusahaan dalam program PROPER tahun 2006-2009. Sedangkan untuk data-data yang lain didapat dari laporan tahunan perusahaan manufaktur dan pertambangan umum yang terdaftar di Bursa Efek Indonesia (BEI) tahun 2005-2008. Sampel penelitian ini diambil dengan teknik pusposive sampling yaitu kategori perusahaan manufaktur dan pertambangan umum yang terus listed di BEI dan telah menerbitkan laporan keuangan tahunan (annual report) pada tahun 2005-2008 dan yang mengikuti program PROPER pada tahun 2006-2009. Berdasarkan kriteria pengambilan sampel tersebut, maka diperoleh jumlah sampel sebanyak 11 perusahaan dengan periode pengamatan selama empat tahun berturut-turut.

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 47

B. Hasil Pengujian Hipotesis Pertama (H1) Alat analisis yang digunakan dalam pengujian hipotesis pertama (H1) ini adalah analisis regresi linier dengan economic performance sebagai variabel dependen, environmental performance sebagai variabel independen dengan variabel kontrol yaitu ukuran perusahaan (size). Peneliti melakukan pengujian statistik deskriptif dan pengujian asumsi klasik terlebih dahulu sebelum melakukan pengujian regresi. Berikut ini hasil pengujian statistik deskriptif untuk regresi hipotesis pertama (H1): Tabel 4.1 Statistik Deskriptif Variabel-variabel Hipotesis Pertama (H1) Variabel

Minimum

Maximum

Mean

Std. Deviation

Economic Performance

-2.92

1.07

-.3189

.77648

Enviromental Performance

1.00

4.00

3.3864

.65471

Size

23.21

30.64

29.0062

1.36362

Tabel di atas menunjukkan nilai minimum, maksimum, mean, dan standar deviasi untuk komponen variabel-variabel dalam menguji hipotesis pertama (H1). Data yang digunakan untuk pengujian regresi ini sebanyak 44 observasi yang meliputi 11 perusahaan untuk periode empat tahun.

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 48

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa variabel environmental performance mempunyai nilai rata-rata sebesar 3,3864 yaitu 20 data yang nilainya di atas mean, sehingga dapat diartikan bahwa perusahaan sampel banyak yang mendapat peringkat lingkungan tinggi atau mempunyai kinerja lingkungan yang tinggi, karena banyak perusahaan sampel yang mendapat peringkat 4 (biru). Sedangkan untuk variabel economic performance perusahaan yang dijadikan sampel rataratanya adalah -0,3189. Hal ini menunjukkan bahwa kinerja ekonomi perusahaan yang paling tinggi adalah dilakukan oleh Holcim Indonesia Tbk pada tahun 2007 yaitu sebesar 1,07. Sedangkan kinerja ekonomi perusahaan yang paling rendah dilakukan oleh PT Aneka Tambang Tbk pada tahun 2007 yaitu sebesar -2,92. Dengan demikian kinerja ekonomi sampel berada di kisaran -2,92 sampai dengan 1,07. Setelah melakukan pengujian statistik deskriptif, peneliti melakukan pengujian asumsi klasik. Berikut ini hasil pengujian asumsi klasik: 1. Pengujian Asumsi Klasik a. Uji Normalitas Residual Hipotesis Pertama (H1) Terdapat dua cara untuk mendeteksi apakah data berdistribusi normal atau tidak yaitu dengan analisis grafik dan uji statistik. Salah satu cara termudah untuk melihat normalitas data adalah dengan melihat grafik histogram yang membandingkan antara data observasi dengan distribusi yang mendekati distribusi normal. Namun demikian hanya dengan melihat histogram hal ini dapat menyesatkan khususnya untuk jumlah sampel

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 49

yang kecil. Apabila tidak hati-hati secara visual akan kelihatan normal, padahal secara statistik bisa sebaliknya. Uji statistik sederhana dapat dilakukan dengan melihat nilai kurtosis dan skewnes dari data sample. Uji statistik lain yang dapat digunakan untuk menguji normalitas data adalah uji statistik non-parametrik Kolmogorov-Smirnov (K-S). Pengujian

normalitas

menggunakan

alat

persamaan uji

regresi

dalam

Kolmogorov-Smirnov

penelitian

didasarkan

ini pada

unstandardized residual. Unstandardized residual dikatakan berdistribusi normal jika ρ value > 0,05. Jika ρ value < 0,05, maka unstandardized residual tidak berdistribusi normal. Hasil uji Kolmogorov-Smirnov tampak di bawah ini: Tabel 4.2 Hasil Uji Kolmogorov-Smirnov Hipotesis Pertama (H1) Unstandardized Residual N

44

Normal Parametersa

Mean Std. Deviation

Most Extreme Differences

.0000000 .68521094

Absolute

.114

Positive

.048

Negative

-.114

Kolmogorov-Smirnov Z

.759

Asymp. Sig. (2-tailed)

.611

a. Test distribution is Normal.

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 50

Berdasarkan tabel di atas dapat diketahui bahwa besarnya nilai Kolmogorov-Smirnov (K-S) adalah 0,759 dan signifikan pada 0,611 > 0,05. Hasil tersebut menunjukkan tidak ada penolakan H0 yang mengatakan residual terdistribusi secara normal. Dengan kata lain, residual berdistribusi normal. b. Uji Multikolonieritas Hipotesis Pertama (H1) Uji multikolinearitas diperlukan untuk mengetahui ada tidaknya variabel independen lain yang memiliki kemiripan dengan variabel independen lain dalam satu model. Selain itu, deteksi terhadap multikolineritas juga bertujuan untuk menghindari kebiasaan dalam proses pengambilan kesimpulan mengenai pengaruh pada uji parsial masing-masing variabel independen terhadap variabel dependen. Deteksi terhadap multikolineritas dapat dilihat dari nilai tolerance dan lawannya Variance Inflation Factor (VIF). Kedua ukuran ini menunjukkan setiap variabel independen manakah yang dijelaskan variabel independen lainnya. Syarat tidak terjadinya korelasi antarvariabel independen adalah: ·

nilai VIF tidak ada yang melebihi 10;

·

nilai Tolerance tidak ada yang kurang dari 0,10.

Hasil pengujian multikolonieritas tampak di bawah ini:

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 51

Tabel 4.3 Hasil Uji Multikolonieritas Hipotesis Pertama (H1) Variabel

Tolerance

VIF

Keterangan

Enviromental Performance

.992

1.008 Tidak terjadi multikolonieritas

Enviromental Disclosure

.998

1.002 Tidak terjadi multikolonieritas

Size

.991

1.009 Tidak terjadi multikolonieritas

Dari tabel di atas, dapat diketahui bahwa nilai tolerance untuk variabel environmental performance dan size adalah 0,992 dan 0,991. Sedangkan nilai VIFnya adalah 1,008 dan 1,009. Berdasarkan hasil di atas, perhitungan nilai tolerance menunjukkan seluruh variabel memiliki nilai tolerance tidak kurang dari 0,10 dan nilai VIF tidak melebihi 10. Dari hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa tidak terdapat multikolonieritas pada seluruh variabel dalam model regresi. c. Uji Autokorelasi Hipotesis Pertama (H1) Salah satu alat untuk mendeteksi adanya autokorelasi yaitu uji Durbin Watson, yaitu dengan membandingkan nilai Durbin Watson hitung (d) dengan nilai batas lebih tinggi (upper bond atau du). Penelitian dikatakan bebas dari autokorelasi apabila nilai d berada di antara nilai du dan 4-du. Tingkat signifikansi yang digunakan dalam uji Durbin Watson ini adalah 0,05. Hasil uji Durbin Watson tampak di bawah ini:

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id 52

Tabel 4.4 Hasil Uji Durbin Watson Hipotesis Pertama (H1)

Model

R

1

.470

R2

Adjusted R2

Std. Error of the Estimate

DurbinWatson

.221

.163

.71044

1.802

a. Predictors: (Constant), Enviromental Performance, Enviromental Disclosure, Size b. Dependent Variable: Economic Performance

Sedangkan hasil uji autokorelasi adalah sebagai berikut: Tabel 4.5 Tabel Hasil Perhitungan Nilai Durbin Watson Variabel Dep:Economic Performance

du

4-du

D

du