Analisis spektrum bahan bakar minyak menggunakan NIR

LAPORAN PRATIKUM

ANALISIS SPEKTRUM BAHAN BAKAR MINYAK MENGGUNAKAN NEAR INFRARED (NIR)

¹Erwin Hartaman Gea (192016008)

Analisis spektrum bahan bakan minyak menggunakan NIR

BAB I

PENDAHULUAN

 

Latar belakang

            Kehidupan kita yang sekarang tidak terlepas dari penggunaan Bahan Bakar Minyak (BBM) baik yang digunakan untuk kendaraan roda dua maupun roda tiga. beberapa BBM yang digunakan dikalangan luas khususnya Indonesia adalah BBM jenis Pertalite, Pertamax, Pertamax Turbo, pertadex, solar. Dalam pratikum kita kali ini   pratikan menggunakan sampel larutan dari BBM dengan tujuan  untuk mengukur spektrum  dari masing-masing sampel serta membandingkan nilai spektrum dalam bentuk grafik yang telah diolah menggunakan aplikasi Matlab.

            Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan oleh Lembaga Research Octane Number (RON), di Indonesia hasil penelitian yang telah dilakukan menyatakan bahwa bahan bakar yang digunakan di Indonesia untuk berbagai jenis BBM  memiliki nilai oktan/cetane yang bervariasi, untuk pertadex memiliki nilai cetane 53 , solar memiliki nilai cetane 48 , Pertalite bernilai 90, pertamax bernilai 92, pertamax turbo bernilai 98. Lembaga ini merupakan lembaga yang bergerak dalam bidang penelitian Bahan bakar dunia. Dalam hal ini tingkat ketinggian nilai oktan untuk setiap jenis BBM akan mempengaruhi kualitas dan keramahan terhadap lingkungan akibat dari pembakaran yang ditimbulkan.

            Untuk melihat kandungan sampel BBM baik secara kuantitatif maupun kualitatif melalui spektrum yang teranalisis oleh alat, maka perlu dilakukan pengujian di laboratorium. Pengujian yang dilakukan oleh pratikan menggunakan alat yang muntakhir dan akurat serta berteknologi tinggi yakni Near Infrad Red. Kualitas yang di dapat adalah kualitas valid dengan menggunakan metode spektroskop yang memanfaatkan pantulan infra merah (Near Infrared spectroscopy). Metode ini dapat menganalisis kualitas sampel dengan waktu yang sangat cepat dan dilakukan secara non-destrusktif bahkan tanpa menyentuh sampel serta memiliki keunggulan diantaranya tidak merusak bahan dan persiapan sampel relative mudah. Dengan metode ini memungkinkan pratikan mendapatkan informasi dari analisisa menggunakan Near Infrared untuk bebargai sampel. menjadikan metode ini memiliki tingkat ketelitian dan keakuratan yang cukup tinggi.

            Pada awal penggunaan teknologi Near Infrared hanya terbatas kepada melakukan perdiksi untuk mengetahui kuantitas kandungan dalam bidang pakan dan perkembangan berikutnya terhadap evaluasi pakan. Seiring dengan perkembangannya maka penggunaan teknologi sangat bermanfaat untuk mengukur spektrum berbagai sampel lainnya dalam berbagai bidang yang lain.

Tujuan   

• Untuk mengetahui prinsip kerja Near Infrared
• Untuk mengetahui spektrum tiap jenis Bahan Bakar Minyak (solar, pertadex, pertalite, pertamax, pertamax turbo)
• Untuk menganalisis hasil grafik yang ditunjukkan oleh bacaan Near Infrared.

Rumusan masalah

•  Mahasiswa dapat menjelaskan prinsip kerja Near Infrared
•  Mahasiswa dapat memahami sektrum tiap jenis bahan bakar minyak
•  Mahasiswa dapat menganalisis hasil grafik dari bacaan Near Infrared.

·        

BAB II

METODOLOGI

 

Dasar Teori

Near Infrared

            Near Infrared merupakan salah satu Teknik spektroskopi yang menggunakan Panjang gelombang infrared pada spektrum elektromagnetik (800 sampai 2500 nm untuk Near infrared dekat) dan (1100-2500 nm untuk Near Infrared jauh). Penggunaan Teknik (alat) ini umum dibidang farmasentika, diagnostic medis, ilmu pangan dan agrokimia (terutama pengujian kualitas maupun kuantitas bahan), riset mesin bahan bakar, serta spektroskopi dalam bidang astronomi. Penggunaan Teknik ini didasarkan pada pengukuran cahaya yang dipantulkan atau ditransmisikan oleh sampel. Penggunaan sampel dalam penelitian diharuskan tercerahkan oleh sumber cahaya sesuai panjang gelombangnya, kemudian cahaya yang telah dipantulkan atau di transmisikan oleh sampel tersebut dikumpulkan oleh dectector dan ditransformasikan kedalam sebuah spektrum dengan cara inilah spectrometer Near Infrared memainkan peran dalam identifikasi kualitas sampel.

            Sebuah komponen Spektrometer Near Infrared terdiri dari sumber cahaya (berupa tungsten Halogen lamp) monokromator, pemegang sampel atau penyajian antar muka sampel dan dectector (silikon), timbal sulfide dan InGaAs) dan sejumlah konfigurasi optic yang ada dapat digunakan untuk memisahkan wilayah spectra polikromatik Near Infrared menjadi bagian frekuensi monokromatik.

Prinsip kerja NIR dengan spektroskopi inframerah pada umumnya memiliki prinsip kerja yang sama yaitu pada sampel yang menyerap sinar inframerah akan mengalami vibrasi dan rotasi molekul pada ikatan tunggalnya. Getaran dan rotasi yang terjadi akan berdampak pada naiknya pita penyerapan sesuai dengan gugus fungsi dari molekul penyusunnya. Suatu molekul dalam sampel akan menyerap sinar inframerah apabila ada perbedaan momen dipol akibat pergerakan vibrasi dan rotasi serta frekuensi vibrasi molekul sama dengan frekuensi radiasi. Untuk lebih menjelaskan prinsip kerja dari Near Infrared ditunjukkan pada gambar 1 dibawah ini.

 

Sedangkan pada model pengukuran NIR pengetahuan mengenai kesesuaian jenis sampel dengan instrument analisis yang digunakan sangatlah penting untuk mendapatkan hasil analisis terbaik. Pada umumnya terdapat 4 mode pengukuran pada NIR, yiatu transmisi, refleksi, transfleksi, dan interaksi. Pada praktikum kali ini metode yang digunakan yaitu mode tranmisi. Pada mode transmisi sumber sinar diteruskan kedalam sampel. Sinar yang mengenai sampel akan berinteraksi dan memberikan informasi yang terdapat pada sampel. Sinar yang membawa informasi kemudian dideteksi oleh detector Seperti pada gambar 2:

 

Alat dan Bahan

•  Near Infrared
•  Kuvet 2 mm (5 buah)
•  Pipet tetes
•  Larutan Aseton (untuk membersihkan kuvet )
•  BBM (solar, pertadex, pertalite, pertamax, pertamax turbo)
•  Cair Dryer (mengeringkan kuvet yang telah dibersihkan memakai larutan aseton)
•  Erlenmenyer 100 ml
•  Tissue

Langkah Kerja

• Siapkan alat dan bahan
• Nyalakan computer yang terhubung dengan NIR
• Nyalakan NIR dan buat aplikasi untuk analisis spektrum tiap BBM
• Siapkan kuvet 2 mm yang bersih sebanyak 5 buah agar tidak ada kontaminasi sampel dengan molekul lain untuk memperoleh data yang akurat.
• Siapkan sampel berupa BBM (pertalite, pertadex, pertamax, pertamax turbo, dan solar)
• Gunakan pipet tetes untuk mengambil sampel dari wadah.
• Isi bahan bakar minyak kedalam kuvet 2mm yang telah disediakan dengan memperhatikan batas maksimal sampel yaitu pada garis batas hijau pada kuvet.
• Beri label pada tiap sampel untuk mempermudah dalam analisis data contoh :
  ·               kuvet 1 : Solar
  ·               kuvet 2 : pertalite
  ·               kuvet 3 : pertamax
  ·               kuvet 4 : pertamax turbo
  ·               kuvet 5 : pertadex
• Lakukan pengujian sampel dengan memasukan sampel ke dalam NIR
• Setelah spektrum sampel telah terbaca pada aplikasi NIR, maka akan muncul  data dan grafik transmisi terhadap energi (jumlah data grafik sesuai dengan banyaknya sampel).
• Data dan Grafik transmisi terhadap besar energi  diolah menggunakan aplikasi Matlab dan dianalisis serta dicari corelasi maupun perbedaan masing-masing spektrum sampel

 

BAB III

PEMBAHASAN

Untuk menganalisis data dan grafik hasil bacaan aplikasi NIR maka dilakukan pengolahan data melalui aplikasi Matlab melalui proses  smoothing sesuai dengan yang ditunjukkan oleh gambar 4 dibawah ini.

Proses smoothing berguna untuk mendetailkan spektrum sampel dengan menghilangkan noise sehingga mempermudah analisis kita terhadap grafik tersebut. Hasil data pada bacaan aplikasi NIR yang telah dibuat di plotkan ke dalam grafik dengan menggunakan aplikasi matlab  dimana data yang diambil dari rentang  4500 sampai ke 10000 seperti yang ditujukkan pada gambar 5 dibawah ini.

Sehingga menghasilkan grafik seperti dibawah ini.

 

Setelah mendapatkan grafik absorbansi terhadap energy selanjutnya yaitu mencari turunan kedua grafik absorbansi sehingga diperoleh:

Karena pada grafik terdapat noise yang cukup signifikan maka  noise tersebut dihilangkan dengan melakukan smoothing  menggunakan matlab seperti berikut.

Sehingga diperoleh grafik yang lebih detail yang mempermudah dalam menganalisis data absorbansi tiap spektrum.

Dari ke 4 grafik yang didapatkan maka dapat kita ketahui besar nilai transmisi cahaya infrared terhadap besar energi ditiap angka tertentu. Nilai energi berhubungan dengan  Panjang gelombang dari masing masing sampel. Dari grafik warna biru dan ungu (solar & pertadex) merupakan golongan untuk bahan bakar mesin diesel, tetapi dalam hal ini keduanya memiliki garis-garis spektal berbeda dilain sisi terdapat perbedaan mendasar pada besar nilai oktannya. Sedangkan untuk warna  hijau, merah dan cyan (pertalite, pertamax, dan pertamax turbo) merupakan golongan bahan bakar bensin, perbedaan terlihat begitu mencolok diantara pertamax-pertalite dengan pertamax turbo, pertamax-turbo memiliki nilai oktan cukup tinggi yakni 98 sehingga mempunyai spectral berbeda dengan kedua bahan bakar lainya dan secara kualitas pertamax turbo sangat baik untuk digunakan untuk kendaraan bermotor. Tetapi untuk pertamax-pertalite  sedikit memiliki kemiripan bentuk spectral dengan nilai oktan yang tidak begitu berbeda interval 1-2 oktan maka dapat disimpulan bahwa secara kualitas pertalite memiliki spectral mendekati sama dengan perbedaan terletak di dalam kandungan antara pertalite dan pertamax

BAB IV

PENUTUP

 

Kesimpulan

Pada praktikum analisis spektrum menggunakan Near Infrared (NIR) dengan mode transmisi memberikan hasil bacaan spektrum tiap BBM yang berbeda melalui grafik transmisi terhadap energy. Hal ini menunjukkan setiap BBM memiliki tingkat vibrasi pada rentang Panjang gelombang  tertentu sesuai dengan jenis sampel yang diujikan.

Saran

Ketika berhubungan dengan Near Infraread, pratikan diharuskan mempunyai sikap penuh hati-hati selama proses pratikum mulai dari sampel yang terhindar dari kontaminasi udara luar, cara memegang dan membersihkan kuvet, atau berbagai hal yang berhubungan dengan prosedur penggunaan Near Infrared. 

Daftar Pustaka

[1]   Model pendugaan kadungan air, lemak, dan asam lemak beras pada tiga provenan buji jarak pagar menggunakan spekrtoskopi Infra merah dekat dengan metode partial least square (PLS).

[2]   Akusisi spektrum Near Infrared Reflectance pada biji kako

[3]   Burns DA, Ciurczak EW. 2006. Handbook of near infrared analysis. Third Edition. New York: CRC Press Taylor & Francis Group.

[4]   http://repository.unand.ac.id/2257/1/Adrizal.M.Si.pdf

[5]   http://prezi.com/okkavp-whvn3/nir-spectroscopy/

[5]   Mohseni NN. 1984. Electromagnetic radiation properties of foods and agricultural products. New York: Gordon and Brearch. Science Publiser, Inc.

[6]   William P dan Norris K. 1990. Near infrared technology in the agricultural food industries. American Association of Cereal Chemiist, Inc, St, Paul. USA.