PENGARUH PENGGUNAAN ZEOLIT ALAM LAMPUNG SEBAGAI ADSORBEN PADA SALURAN GAS BUANG TERHADAP PRESTASI DAN KONSENTRASI EMISI GAS BUANG SEPEDA MOTOR BENSIN 4 LANGKAH

ABSTRAK

PENGARUH PENGGUNAAN ZEOLIT ALAM LAMPUNG SEBAGAI ADSORBEN _{PADA SALURAN GAS BUANG TERHADAP}

PRESTASI DAN KONSENTRASI EMISI GAS BUANG SEPEDA MOTOR BENSIN 4 LANGKAH

Oleh NURHADI

Motor bensin dan diesel merupakan sumber utama polusi udara di perkotaan. Gas buang motor bensin mengandung nitrogen oksida (NO), nitrogen dioksida (NO2)

(NO2 dalam jumlah yang kecil - secara keseluruhan dinamakan NOx), karbon

monoksida (CO), dan senyawa organik yang tidak terbakar dalam bentuk hidrokarbon (HC). Pencemaran udara yang disebabkan oleh gas buang (CO, NOx, HC) kendaraan bermotor dapat dikurangi dengan memanfaatkan potensi Sumber Daya Alam yang melimpah yaitu menggunakan zeolit alam Lampung.

Penelitian ini dilakukan dengan beberapa variasi pengujian diantaranya adalah pengujian berjalan (road test dan akselerasi) dan pengujian emisi. Pengujian road test dilakukan dengan menempuh jarak 3 km yang berjalan secara konstan. Sedangkan pengujian akselerasi menempuh kecepatan 0-80 km/jam (dengan perpindahan gigi) dan kecepatan 40-80 km/jam (tanpa perpindahan gigi). Untuk pengujian emisi dibagi menjadi dua bagian yaitu menggunakan zeolit dan tanpa zeolit. Zeolit yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari dua ukuran diameter (2,36 dan 4,75 mm) dan beberapa variasi volume (80, 160 dan 240 ml). Zeolit tersebut dikemas yang direkatkan oleh trape frame dan diletakkan didalam silencer knalpot racing. Sehingga sebelum gas buang keluar lingkungan, terlebih dahulu terkontak dengan zeolit.

Dalam penelitian ini, terbukti zeolit mampu menghemat konsumsi bahan bakar hingga sebesar 17,31% pada pengujian road test jarak tempuh 3 km. Sedangkan pada pengujian akselerasi 0-80 km/jam mampu mempercepat waktu tempuh sebesar 10,27 % dan akselerasi 40-80 km/jam mampu mempercepat waktu 9,58 %. Untuk pengujian emisi, zeolit mampu menurunkan konsentrasi polutan gas HC hingga 37, 73 % pada putaran 3500 rpm dengan menggunakan zeolit sebanyak 240 ml, konsentrasi polutan gas CO2 turun sebesar 22,61 % pada putaran 3000

rpm dengan menggunakan zeolit sebanyak 240 ml sedangkan konsentrasi polutan gas CO turun 19,55 % pada putaran 2000 rpm dengan menggunakan zeolit sebanyak 240 ml. Pengujian umur zeolit, umur pakai zeolit yang terbaik didapat

setelah menempuh jarak 60 km (dengan kecepatan rata-rata 60 km/jam maka didapat waktu jenuh zeolit yaitu sekitar 1 jam).

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Motor bensin dan diesel merupakan sumber utama polusi udara di perkotaan. Gas buang motor bensin mengandung nitrogen oksida (NO), nitrogen dioksida (NO2)

(NO2 dalam jumlah yang kecil - secara keseluruhan dinamakan NOx), karbon

monoksida (CO), dan senyawa organik yang tidak terbakar dalam bentuk hidrokarbon (HC) [pikiran-rakyat, 2006].

Pembakaran bahan bakar fosil dalam mesin-mesin bermotor, pabrik-pabrik pembangkitan daya, industri kimia, dan juga rumah tangga merupakan sumber utama emisi gas-gas berbahaya, seperti NOx dan CO. Dalam jangka panjang, sebagian penggunaan bahan bakar fosil akan digantikan oleh teknologi sel bahan bakar yang dapat mengatasi emisi gas-gas berbahaya tersebut. Namun dalam jangka pendek, pengolahan gas-gas buang yang berbahaya dari berbagai aktivitas masih menjadi keharusan untuk memenuhi kebijakan emisi gas buang.

2

Peningkatan perhatian lingkungan global telah mengarah pada kebutuhan untuk menekan emisi-emisi gas buang yang berbahaya, efisiensi pembakaran yang lebih baik, dan level yang tinggi terhadap pemurnian gas buang. Lean-burn/diesel enginees dengan oksigen yang berlebih dikarakteristikkan oleh konsumsi bahan bakar dan emisi CO2 yang lebih rendah dibandingkan dengan mesin-mesin yang

beroperasi pada rasio udara/bahan bakar yang stoikiometri karena efisiensi pembakarannya yang lebih baik. Namun, oksigen yang berlebih tersebut menyebabkan three-way catalyst konvensional tidak mampu mereduksi kadar NOx dalam gas buang. Bebeberapa jenis sistem katalis, seperti copper-zeolit, oksida logam, dan logam yang ditopang pada zeolit telah dikaji untuk menyelesaikan persoalan tersebut [wibisono-tech, 2006].

Pencemaran udara yang disebabkan gas buang (CO, NOx, HC) kendaraan bermotor dapat dikurangi yaitu dengan yang memanfaatkan zeolit alam dengan tujuan untuk mereduksi gas buang kendaraan bermotor menggunakan potensi Sumber Daya Alam yang mempunyai nilai tambah [lemigas.esdm, 2006].

Penelitian yang dilakukan oleh Winoko penurunan konsentrasi emisi polutan gas karbon monoksida (CO) dan hidro karbon (HC) ketika luas kontak permukaan aktif 75%, 90%, 100%, 125% dan 140%, selain perubahan performa engine. Metoda yang digunakan adalah eksperimen laboratorium, selanjutnya data dikomparasikan dengan data standar. Berdasarkan hasil pengujian, zeolit dapat mereduksi konsentrasi emisi gas CO sebesar 57,75%, HC sebesar 53,89% saat luas kontak 140% terhadap standar, dan terjadi penurunan daya sebesar 3,07% [Winoko, 2009].

Hasil penelitian yang dilakukan oleh Utomo menunjukkan bahwa katalis zeolit Cu- ZSM-5 dapat digunakan untuk mengurangi kadar gas buang NOx dan SOx. Aktivitas katalis zeolit Cu-ZSM-5 sangat dipengaruhi oleh kecepatan putaran mesin dan temperatur, dimana aktivitas katalis zeolit Cu-ZSM-5 untuk emisi gas NOx menurun seiring meningkatnya laju putaran mesin, berturut-turut sebesar 65, 62, dan 52 %. Sedangkan aktivitas katalis zeolit Cu-ZSM-5 terhadap emisi gas SOx meningkat seiring meningkatnya laju putaran mesin, berturut-turut sebesar 12, 45, dan 59 % [Utomo, 2009].

Hasil pengujian yang dilakukan oleh Wahyudi menunjukkan bahwa penambahan batu zeolit pada saluran gas buang kendaraan bermotor mampu mereduksi emisi gas buang sebesar 32,18 % gas CO dan 8,83 % gas HC. Begitu juga unjuk kerja mesin mengalami peningkatan sebesar 1,18 % untuk daya, torsi, BMEP. Efisiensi termis meningkat sebesar 2,89 % dan sebaliknya Sfc turun sebesar 4,12 % [Wahyudi, 2008].

Pada penelitian ini penulis mengetahui pengaruh penggunaan zeolit alam Lampung yang dipasang pada knalpot racing dengan beberapa variasi volume dan ukuran zeolit terhadap penurunan emisi gas buang dan unjuk kerja sepeda motor bensin 4-langkah.

4

B. Tujuan dan Manfaat

Pelaksanaan dan penulisan laporan tugas akhir ini mempunyai tujuan sebagai berikut:

1. Mengetahui pengaruh zeolit alam Lampung dalam mengendalikan emisi gas buang kendaraan bermotor.

2. Mengurangi polusi udara (CO, CO2 dan HC) kendaraan bermotor.

3. Mengendalikan gas buang kendaraan bermotor.

Sedangkan manfaat yang diharapkan dari laporan ini adalah agar dapat memberikan informasi kepada produsen dan pemakai kendaraan bermotor tentang fungsi zeolit alam dalam mengurangi emisi dari gas buang kendaraan bermotor dan pengaruhnya terhadap kinerja mesin.

C. Batasan Masalah

Batasan masalah diberikan agar pembahasan dari hasil yang didapatkan lebih terarah. Adapun batasan masalah yang diberikan pada penelitian ini, yaitu :

1. Mesin yang digunakan dalam penelitian ini adalah sepeda motor bensin 4 langkah (110cc), kondisi standar pabrik dan telah dilakukan tune-up / servis rutin sebelum pengujian dilakukan.

2. Zeolit yang digunakan adalah zeolit jenis klinoptilolit yang berasal dari Sidomulyo, Lampung Selatan.

4. Pengukuran emisi gas buang dan unjuk kerja motor dilakukan pada putaran idle ( +850 rpm), 1000 rpm,1500 rpm, 2000 rpm, 3000 rpm dan 3500 rpm. 5. Volume zeolit yang di uji: 80 ml, 160 ml dan 240 ml.

6. Ukuran zeolit yang di uji: 2,36 mm dan 4,75 mm. 7. variabel uji:

 Emisi: CO, CO2 dan HC

 Performansi: konsumsi bahan bakar pada kecepatan konstan (40 dan 60 km/jam) dan akselerasi (0-80 km/jam dan 40-80 km/jam).

 Umur pakai zeolit dilakukan dengan menempuh jarak 15 km, 30 km dan 60 km kemudian dilakukan uji emisi.

D. Hipotesa

Zeolit adalah sebagai adsorben dimana gas nitrogen serta gas-gas lainnya diikat pada bagian dari zeolit secara fisik. Hal tersebut telah dibuktikan oleh David S Sholl, bahwa salah satu kelebihan zeolit adalah menyerap nitrogen dan hidrogen serta campuran (N2 dan H2O) pada temperatur ruangan dengan selektif. Dalam

pemanfaatannya zeolit telah mengalami pengembangan sedemikian rupa sehingga dapat digunakan untuk beberapa keperluan industri dan pertanian serta bagi lingkungan, terutama untuk menghilangkan bau, karena zeolit dapat menyerap molekul-molekul gas seperti CO, CO2, H2S dan lainnya [Wikipedia, 2006].

Hasil pengujian yang dilakukan oleh Wahyudi (2008) menunjukkan bahwa penambahan batu zeolit pada saluran gas buang kendaraan bermotor mampu

6

mereduksi emisi gas buang sebesar 32,18 % gas CO dan 8,83 % gas HC. Begitu juga unjuk kerja mesin mengalami peningkatan sebesar 1,18 % untuk daya, torsi, BMEP. Efisiensi termis meningkat sebesar 2,89 % dan sebaliknya Sfc turun sebesar 4,12 %. Berdasarkan pengujian tersebut, diharapkan dengan melakukan beberapa variasi volume dan ukuran zeolit akan didapat penurunan emisi gas buang yang optimal dan dapat meningkatkan kinerja mesin.

E. Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan dari penelitian ini adalah:

BAB I : PENDAHULUAN

Terdiri dari latar belakang, tujuan, batasan masalah, hipotesa, dan sistematika penulisan dari penelitian ini.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Berisikan tentang motor bensin 4-langkah, sistem karburator, teori pembakaran, parameter prestasi motor bakar,zeolit, sifat zeolit, aktivasi zeolit, dan kegunaan zeolit.

BAB III : METODE PENELITIAN

Berisi beberapa tahapan persiapan sebelum pengujian, prosedur pengujian, dan diagram alir pengujian.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Yaitu berisikan pembahasan dari data-data yang diperoleh pada pengujian motor bensin 4-langkah 110cc.

BAB V : SIMPULAN DAN SARAN

Berisikan hal-hal yang dapat disimpulkan dan saran-saran yang ingin disampaikan dari penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

76

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan serta diperolehnya data-data dari hasil pengujian yang kemudian dibahas dalam pembahasan, maka didapatkan beberapa kesimpulan dari pengujian penggunaan zeolit alami pada saluran gas buang terhadap prestasi dan emisi gas buang sepeda motor empat langkah 110cc. Kesimpulannya adalah sebagai berikut:

1. Pengujian zeolit alami yang diuji secara road test pada kecepatan konstan 40 km/jam tidak berpengaruh terhadap konsumsi bahan bakar, sedangkan untuk kecepatan 60 km/jam terjadi penghematan konsumsi bahan bakar di setiap variasi volume. Penghematan konsumsi bahan bakar yang tertinggi terjadi pada zeolit ukuran 2,36 mm dengan volume 80 ml dan bahan bakar yang terpakai sebesr 71,667 ml atau mengalami penurunan konsumsi bahan bakar sebesar 17,31% tanpa menggunakan zeolit.

2. Peningkatan prestasi mesin yang tertinggi yaitu terjadi pada pemakaian zeolit pada volume 80 ml dengan ukuran 4,75 mm. Waktu yang dibutuhkan untuk melakukan percepatan dari 0-80 km/jam sebesar 21,023 detik atau mengalami peningkatan sebesar 10,27 % tanpa menggunakan zeolit, jika dibandingkan

dengan zeolit berdiameter 2,36 mm dengan volume yang sama tidak terjadi selisih waktu yang signifikan (hanya mengalami peningkatan sebesar 0,3 % atau dengan selisih waktu sebesar 0,064 detik).

3. Untuk pengujian berjalan semakin sedikit volume yang digunakan maka persentase yang dihasilkan semakin tinggi dimana persentase yang tertinggi dihasilkan pada volume 80 ml, sebaliknya pada pengujian emisi semakin banyak volume zeolit maka persentase yang dihasilkan semakin tinggi dimana persentase yang tertinggi dihasilkan pada volume 240 ml.

4. Setelah dilakukan pengujian didapatkan waktu jenuh dari zeolit setelah menempuh jarak 60 km yaitu kurang lebih 1 jam dengan kecepatan rata – rata 60 km/jam. Untuk zeolit berdiameter 2,36 mm dengan volume 80 ml menghasilkan kadar gas HC yang tertinggi yaitu sebesar 3083 ppm atau mengalami peningkatan 1,91 % dibanding tanpa menggunakan zeolit (3025,3 ppm).

B. SARAN

Adapun beberapa saran yang ingin disampaikan penulis agar penelitian ini dapat lebih dikembangkan lagi adalah sebagai berikut:

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap pemanfaatan zeolit yang divariasikan dalam bentuk aktivasi basa.

2. Sebaiknya gunakan kemasan zeolit yang terbuat dari kawat yang tahan pada termperatur tinggi.

B. Tujuan dan Manfaat

Pelaksanaan dan penulisan laporan tugas akhir ini mempunyai tujuan sebagai berikut:

1. Mengetahui pengaruh zeolit alam Lampung dalam mengendalikan emisi gas buang kendaraan bermotor.

2. Mengurangi polusi udara (CO, CO2 dan HC) kendaraan bermotor.

3. Mengendalikan gas buang kendaraan bermotor.

Sedangkan manfaat yang diharapkan dari laporan ini adalah agar dapat memberikan informasi kepada produsen dan pemakai kendaraan bermotor tentang fungsi zeolit alam dalam mengurangi emisi dari gas buang kendaraan bermotor dan pengaruhnya terhadap kinerja mesin.

C. Batasan Masalah

Batasan masalah diberikan agar pembahasan dari hasil yang didapatkan lebih terarah. Adapun batasan masalah yang diberikan pada penelitian ini, yaitu :

1. Mesin yang digunakan dalam penelitian ini adalah sepeda motor bensin 4 langkah (110cc), kondisi standar pabrik dan telah dilakukan tune-up / servis rutin sebelum pengujian dilakukan.

2. Zeolit yang digunakan adalah zeolit jenis klinoptilolit yang berasal dari Sidomulyo, Lampung Selatan.

4. Pengukuran emisi gas buang dan unjuk kerja motor dilakukan pada putaran idle ( +850 rpm), 1000 rpm,1500 rpm, 2000 rpm, 3000 rpm dan 3500 rpm. 5. Volume zeolit yang di uji: 80 ml, 160 ml dan 240 ml.

6. Ukuran zeolit yang di uji: 2,36 mm dan 4,75 mm. 7. variabel uji:

 Emisi: CO, CO2 dan HC

 Performansi: konsumsi bahan bakar pada kecepatan konstan (40 dan 60 km/jam) dan akselerasi (0-80 km/jam dan 40-80 km/jam).

 Umur pakai zeolit dilakukan dengan menempuh jarak 15 km, 30 km dan 60 km kemudian dilakukan uji emisi.

D. Hipotesa

Zeolit adalah sebagai adsorben dimana gas nitrogen serta gas-gas lainnya diikat pada bagian dari zeolit secara fisik. Hal tersebut telah dibuktikan oleh David S Sholl, bahwa salah satu kelebihan zeolit adalah menyerap nitrogen dan hidrogen serta campuran (N2 dan H2O) pada temperatur ruangan dengan selektif. Dalam

pemanfaatannya zeolit telah mengalami pengembangan sedemikian rupa sehingga dapat digunakan untuk beberapa keperluan industri dan pertanian serta bagi lingkungan, terutama untuk menghilangkan bau, karena zeolit dapat menyerap molekul-molekul gas seperti CO, CO2, H2S dan lainnya [Wikipedia, 2006].

Hasil pengujian yang dilakukan oleh Wahyudi (2008) menunjukkan bahwa penambahan batu zeolit pada saluran gas buang kendaraan bermotor mampu

mereduksi emisi gas buang sebesar 32,18 % gas CO dan 8,83 % gas HC. Begitu juga unjuk kerja mesin mengalami peningkatan sebesar 1,18 % untuk daya, torsi, BMEP. Efisiensi termis meningkat sebesar 2,89 % dan sebaliknya Sfc turun sebesar 4,12 %. Berdasarkan pengujian tersebut, diharapkan dengan melakukan beberapa variasi volume dan ukuran zeolit akan didapat penurunan emisi gas buang yang optimal dan dapat meningkatkan kinerja mesin.

E. Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan dari penelitian ini adalah:

BAB I : PENDAHULUAN

Terdiri dari latar belakang, tujuan, batasan masalah, hipotesa, dan sistematika penulisan dari penelitian ini.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Berisikan tentang motor bensin 4-langkah, sistem karburator, teori pembakaran, parameter prestasi motor bakar,zeolit, sifat zeolit, aktivasi zeolit, dan kegunaan zeolit.

BAB III : METODE PENELITIAN

Berisi beberapa tahapan persiapan sebelum pengujian, prosedur pengujian, dan diagram alir pengujian.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Yaitu berisikan pembahasan dari data-data yang diperoleh pada pengujian motor bensin 4-langkah 110cc.

BAB V : SIMPULAN DAN SARAN

Berisikan hal-hal yang dapat disimpulkan dan saran-saran yang ingin disampaikan dari penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan serta diperolehnya data-data dari hasil pengujian yang kemudian dibahas dalam pembahasan, maka didapatkan beberapa kesimpulan dari pengujian penggunaan zeolit alami pada saluran gas buang terhadap prestasi dan emisi gas buang sepeda motor empat langkah 110cc. Kesimpulannya adalah sebagai berikut:

1. Pengujian zeolit alami yang diuji secara road test pada kecepatan konstan 40 km/jam tidak berpengaruh terhadap konsumsi bahan bakar, sedangkan untuk kecepatan 60 km/jam terjadi penghematan konsumsi bahan bakar di setiap variasi volume. Penghematan konsumsi bahan bakar yang tertinggi terjadi pada zeolit ukuran 2,36 mm dengan volume 80 ml dan bahan bakar yang terpakai sebesr 71,667 ml atau mengalami penurunan konsumsi bahan bakar sebesar 17,31% tanpa menggunakan zeolit.

2. Peningkatan prestasi mesin yang tertinggi yaitu terjadi pada pemakaian zeolit pada volume 80 ml dengan ukuran 4,75 mm. Waktu yang dibutuhkan untuk melakukan percepatan dari 0-80 km/jam sebesar 21,023 detik atau mengalami peningkatan sebesar 10,27 % tanpa menggunakan zeolit, jika dibandingkan

dengan zeolit berdiameter 2,36 mm dengan volume yang sama tidak terjadi selisih waktu yang signifikan (hanya mengalami peningkatan sebesar 0,3 % atau dengan selisih waktu sebesar 0,064 detik).

3. Untuk pengujian berjalan semakin sedikit volume yang digunakan maka persentase yang dihasilkan semakin tinggi dimana persentase yang tertinggi dihasilkan pada volume 80 ml, sebaliknya pada pengujian emisi semakin banyak volume zeolit maka persentase yang dihasilkan semakin tinggi dimana persentase yang tertinggi dihasilkan pada volume 240 ml.

4. Setelah dilakukan pengujian didapatkan waktu jenuh dari zeolit setelah menempuh jarak 60 km yaitu kurang lebih 1 jam dengan kecepatan rata – rata 60 km/jam. Untuk zeolit berdiameter 2,36 mm dengan volume 80 ml menghasilkan kadar gas HC yang tertinggi yaitu sebesar 3083 ppm atau mengalami peningkatan 1,91 % dibanding tanpa menggunakan zeolit (3025,3 ppm).

B. SARAN

Adapun beberapa saran yang ingin disampaikan penulis agar penelitian ini dapat lebih dikembangkan lagi adalah sebagai berikut:

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap pemanfaatan zeolit yang divariasikan dalam bentuk aktivasi basa.

2. Sebaiknya gunakan kemasan zeolit yang terbuat dari kawat yang tahan pada termperatur tinggi.