Optimasi Rasio Udara-Syngas Gasifikasi Biomassa Limbah Kulit Kopi sebagai Bahan Bakar Terbarukan Motor Bensin

Abstract

Motor bensin yang berkembang pesat dan digunakan secara luas menghadapi tantangan meningkatnya kebutuhan energi global serta terbatasnya ketersediaan bahan bakar fosil, sehingga mendorong pemanfaatan sumber energi terbarukan yang kompatibel. Syngas hasil gasifikasi biomassa limbah kulit kopi berpotensi digunakan sebagai bahan bakar alternatif karena mengandung gas mampu bakar seperti hidrogen (H₂), karbon monoksida (CO), dan metana (CH₄). Namun, nilai kalor syngas yang lebih rendah dibandingkan bensin serta perubahan komposisinya akibat variasi parameter gasifikasi dapat menurunkan performa mesin apabila tidak dioptimalkan. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan mengoptimalkan air flow rate gasifier dan rasio udara–syngas (air-fuel ratio, AFR) untuk meningkatkan karakteristik syngas dan performa motor bensin berbahan bakar syngas. Penelitian dilakukan secara eksperimental melalui integrasi proses gasifikasi biomassa limbah kulit kopi dengan pengujian motor bensin berbahan bakar syngas. Variabel bebas meliputi air flow rate gasifier dan AFR yang diatur melalui variasi secondary air, sedangkan variabel terikat meliputi karakteristik syngas (H₂, CO, CH₄, CO₂, dan lower heating value (LHV)) serta performa motor berupa RPM, brake power, torsi, fuel consumption (FC), specific fuel consumption effective (SFCe), dan efisiensi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa syngas mampu mengoperasikan motor bensin secara stabil pada air flow rate 40–80 L/min, sedangkan pada air flow rate di bawah 40 L/min dan di atas 80 L/min operasi mesin tidak dapat dipertahankan secara kontinu. Peningkatan air flow rate meningkatkan temperatur gasifikasi, kandungan CH₄, nilai LHV, temperatur nyala api, serta laju aliran massa syngas, yang selanjutnya meningkatkan RPM, torsi, dan brake power. Kondisi operasi terbaik diperoleh pada air flow rate 80 L/min dengan secondary air 5 SCFH (AFR ≈ 0,026) yang menghasilkan performa mesin tertinggi, sedangkan efisiensi maksimum sebesar 14,4% diperoleh pada air flow rate 40 L/min dengan secondary air 10 SCFH (AFR ≈ 0,106). Hasil penelitian menunjukkan bahwa pengendalian air flow rate gasifier merupakan faktor utama dalam menentukan karakteristik syngas, sedangkan optimasi AFR berperan dalam meningkatkan efektivitas pembakaran. Kombinasi kedua parameter tersebut mampu meningkatkan pemanfaatan syngas biomassa limbah kulit kopi sebagai bahan bakar alternatif pada motor bensin dan menjadi dasar pengembangan sistem gasifier–engine biomassa yang lebih efisien dan berkelanjutan.