PENELITIAN CATALYTIC CONVERTER BERBAHAN KUNINGAN BERBENTUK JARING LABA - LABA
PENELITIAN CATALYTIC CONVERTER BERBAHAN KUNINGAN
BERBENTUK JARING LABA - LABA
TUGAS AKHIR
BIDANG KONVERSI ENERGI
Diajukan kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan
Program SarjanaTeknik (S1)
Oleh :
AHMAD SYAIFUDIN
201010120311072
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
i
POSTER
Tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan desain catalytic converter
berbahan katalis kawat kuningan berbentuk sarang laba-laba, mendapatkan performa
emisi gas buang pada catalytic converter dan mendapatkan nilai comparasi catalytic
converter dengan katalis berbahan kawat kuningan berbentuk sarang laba-laba.
Metode penelitian yang dipergunakan adalah metode experimental. Dimulai dari
pembuatan rancangan katalis, pembuatan katalis, setelah katalis jadi dilakukan
pengukuran emisi gas buang yang melewati saluran knalpot. Selanjutnya
membandingkan hasil percobaan emisi gas buang sebelum melewati catalytic converter
dan sesudah melewati catalytic converter, menggunakan sarana laboratorium motor
bakar sebagai basis mendapatkan data.
Dari hasil penelitian ini didapatkan bahwa pemakaian catalytic converter
berbahan kuningan berbetuk sarang laba - laba dapat mereduksi emisi gas HC dan CO.
Dengan hasil emisi gas HC menunjukkan prosentase emisi sebesar 61.12 ppm dan
prosentase penurunan emisinya sebesar 36.88ppm. Emisi gas CO menunjukkan
prosentase emisi sebesar 80.10 % sedangkan prosentase penurunan emisinya sebesar
19.90 %.
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-128 Fax. (0341) 460782 Malang 65144.
ii
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Satu Syarat Memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Mesin
Disusun Oleh :
Ahmad Syaifudin
201010120311072
Yang telah disahkan oleh :
Dosen pembimbing I
Dosen pembimbing II
(Ir. Ali Mokhtar. MT)
(Dra. Rr. Heni H., MT)
Nip.108.9109.0234
Nip. 108.8909.0125
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Mesin
(Ir. Daryono, MT)
Nip. 108.8909.0124
iii
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-21 Psw. 127
Fax. (0341) 460782 Malang 65144
LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR
Nama
: Ahmad Syaifudin
Nim
: 201010120311072
Bidang Keahlian
: Konversi Energi
No. ST. Pem. TA
: E.2 / 412/ FT/ UMM/XI/ 2014
Judul
: Penelitian Catalytic Converter berbahan Kuningan
Berbentuk jaring laba – laba
Pembimbing I
: Ir. Ali Mokhtar. MT
Paraf
No.
CatatanAsistensi
1
Persetujuan Judul Dan Konsultasi Bab I
2
Konsultasi Bab I dan ACC Bab I
3
Konsultasi Bab II
4
ACC Bab II
5
Konsultasi Bab III
6
ACC Bab III
7
Konsultasi Bab IV
8
ACC Bab IVdan Seminar Hasil
Dosen pembimbing I
Malang, 29 April 2015
Dosen pembimbing I
Ir. Ali Mokhtar. MT
iv
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-21 Psw. 127
Fax. (0341) 460782 Malang 65144
LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR
Nama
: Ahmad Syaifudin
Nim
: 201010120311072
Bidang Keahlian
: Konversi Energi
No. ST. Pem. TA
: E.2 / 412/ FT/ UMM/XI/ 2014
Judul
: Penelitian Catalytic Converter berbahan Kuningan
Berbentuk jaring laba – laba
PembimbingII
: Dra. Rr. Heni H., MT
Paraf
No.
CatatanAsistensi
1
Persetujuan Judul Dan Konsultasi Bab I
2
Konsultasi Bab I dan ACC Bab I
3
Konsultasi Bab II
4
ACC Bab II
5
Konsultasi Bab III
6
ACC Bab III
7
Konsultasi Bab IV
8
ACC Bab IVdanSeminar Hasil
Dosen pembimbing II
Malang, 29 April 2015
Dosen pembimbing II
Dra. Rr. Heni H., MT.
v
LEMBAR SURAT PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama
: Ahmad Syaifudin
Nim
: 201010120311072
Tempat/Tanggal Lahir
: Sidoarjo, 24 Juni 1992
Jurusan
: Teknik Mesin
Fakultas
: Teknik
Instansi
: Universitas Muhammadiyah Malang
Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa :
Sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul “Penelitian Catalytic
Converter berbahan Kuningan Berbentuk jaring laba – laba” yang diajukan
untuk memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Malang, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan
duplikasi (“PLAGIASI”) dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan/ atau
pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas
Muhammadiyah Malang atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber
informasinya saya kutipan dan daftar pustaka sebagaimana mestinya.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk
digunakan sebagaimana mestinya.
Malang, 29 April 2015
Yang menyatakan,
Ahmad Syaifudin
vi
Abstrak
Pertumbuhan kendaraan bermotor di indonesia yang cukup pesat (
8,38%/tahun) membawa pengaruh meningkatnya pemakaian Bahan Bakar
Minyak, sehingga polusi udara menjadi tidak dapat terelakkan lagi. Kendaraaan
bermotor merupakan sumber pencemar terbesar dan memberikan kontribusi emisi
gas carbon monoksida sebesar 67% dari total polutan yang ada, Tujuan dari
penelitian ini adalah mendapatkan desain catalytic converter berbahan katalis
kawat kuningan berbentuk sarang laba-laba, mendapatkan performa emisi gas
buang pada catalytic converter dan mendapatkan nilai comparasi catalytic
converter dengan katalis berbahan kawat kuningan berbentuk sarang laba-laba.
Metode penelitian yang dipergunakan adalah metode experimental.
Dimulai dari pembuatan rancangan katalis, pembuatan katalis, setelah katalis
jadi dilakukan pengukuran emisi gas buang yang melewati saluran knalpot.
Selanjutnya membandingkan hasil percobaan emisi gas buang sebelum melewati
catalytic converter dan sesudah melewati catalytic converter, menggunakan
sarana laboratorium motor bakar sebagai basis mendapatkan data.
Dari hasil penelitian ini didapatkan bahwa pemakaian catalytic converter
berbahan kuningan berbetuk sarang laba - laba dapat mereduksi emisi gas HC
dan CO. Dengan hasil emisi gas HC menunjukkan prosentase emisi sebesar 61.12
ppm dan prosentase penurunan emisinya sebesar 36.88ppm. Emisi gas CO
menunjukkan prosentase emisi sebesar 80.10 % sedangkan prosentase penurunan
emisinya sebesar 19.90 %.
Kata kunci : Catalityc Converter, Konsentrasi CO.kuningan
vii
Abstract
The increasing motored vehicle using in Indonesia ( approximately 8,38 %
per year ), it caused the excessive deman of fuel. It means that air pollution
becomes inevitable cossequence. Motored vehicle has been the significant
pollutant for the emission of carbon monoxide, which is estimated as much as 67
percent of all pollutant. The purpose of this research is to get catalytic converter
design a catalyst wire made of brass shaped the nests of spiders , get gas
emissions performance in catalytic converter and given a value of comparasi
catalytic converter with a catalyst wire made of brass shaped the nests of spiders.
The method used is a method of experimental research .Starts from the
design of a catalyst , making a catalyst , after a catalyst so done the measurement
of gas emissions that passes through the exhaust. Comparison of the results next
experiment gas emissions before passing through catalytic converter and after
passing through catalytic converter , using laboratory facilities motor fuel as the
base get the data emissions rate.
From this research result was obtained that the use of catalytic converter
berbetuk nests made of brass profit -- profit h.c can reduce gas emissions and co
.With the result of emission gas emissions by 61,18 ppm h.c show prosentase
prosentase emisinya ppm and the decline of 36,88 ppm .Gas emission of co2
emissions by showing percentage 80.10 % while prosentase emisinya 19.90% of
the decline.
Keywords: Catalityc Converter, stainless CO.Brass
viii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada kehadirat Allah SWT yang
mana hanya atas limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayahNya laporan tugas
akhir
dengan
judul
“PENELITIAN
CATALYTIC
CONVERTER
BERBAHAN KUNINGAN BERBENTUK JARING LABA - LABA” ini
akhirnya dapat terselesaikan.
Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat hambatan dan rintangan yang
dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut terasa
ringan dan dapat teratasi. Oleh sebab itu sepatutnya saya ungkapkan terima kasih
atas jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran,
serta bimbingan berupa apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan sekripsi
ini.Ungkapan terima ksi htersebut disampaikan kepada :
1. Kedua orang tua yang selalu memberikan bantuan materiil maupun non
materiil, mendo’akan, mengingatkan akan pesan - pesannya yang tak akan
terlupakan.
2. Bapak Ir. Ali Mokhtar. MT Selaku Dosen Pembimbing I yang telah
memberikan bimbingan serta arahan selama penyusunan skripsi ini dilakukan.
3. Ibu Dra. Rr. Heni H., MT. Selaku Dosen Pembimbing II yang telah
memberikan masukan ide, serta saran dan cara-cara penulisan sehingga
terselesaikannya skripsi ini.
4. Bapak Ir. Daryono, MT. Selaku ketua jurusan teknik mesin UMM.
5. Bapak Budiono, SSi.MT. Selaku sekertaris jurusan teknik mesin UMM.
6. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan
teoritis secara langsung maupun tidak langsung.
ix
7. Teman – teman sebimbingan, teman-teman seangkatan Teknik Mesin 2010 A,
B, C dan D serta kepada seseorang yang selalu mendampingi saya dan selalu
memberi semangat dalam proses pengerjaan skripsi ini.
8. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak atas bantuan
kalian semuannya.
Dalam penyusunan sekripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak
terbahas.Oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun akan
sangat diharapkan untuk pengembangan teknologi terkait. Semoga ALLAH SWT
memberikan sifat RahimNya kepada semua pihak yang tersebut diatas dan
penyusun berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca.
Malang, 29 April 2015
Ahmad Syaifudin
x
DAFTAR ISI
COVER ................................................................................................................ i
POSTER ............................................................................................................... ii
LEMBARAN PENGESAHAN SKRIPSI .......................................................... iii
LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING I ..................... iv
LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING II .................... v
LEMBARAN PERYATAAN ............................................................................. vi
ABSTRAK ........................................................................................................... vii
KATA PENGANTAR ......................................................................................... ix
DAFTAR ISI ........................................................................................................ xi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xvi
DAFTAR TABEL.............................................................................................xviii
DAFTAR PUSTAKA..........................................................................................xix
BAB I .................................................................................................................... 1
PENDAHULUAN ................................................................................................ 1
1.1.Latar Belakang ................................................................................................ 1
1.2. Rumusan Masalah .................................................................................... 4
1.3. Tujuan Penelitian ..................................................................................... 4
xi
1.4. Batasan Masalah....................................................................................... 5
1.5.Manfaat Penelitian .................................................................................... 5
1.6. Metode Penelitian.....................................................................................6
BAB II .................................................................................................................. 7
TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................................... 7
2.1.Catalyitic Converter ................................................................................. 7
2.1.1. Pengertian Catalytic Converter ...................................................... 7
2.1.2. Cara Kerja Catalytic Converter ..................................................... 8
2.1.3. Jenis – jenis Catalytic Converter....................................................9
2.2. Katalis ..................................................................................................... 12
2.2.1. Monolith Support ........................................................................... 14
2.2.2. Energi Aktivasi Dan Katalis .......................................................... 15
2.2.3. Kecepatan Reaksi Untuk Reaksi Katalis Heterogen ...................... 16
2.3. Subtrac .................................................................................................... 17
2.3.1. Ceramic Pellet................................................................................ 17
2.3.2. Ceramis Honeycomb ..................................................................... 18
2.3.3. Metalic Honeycomb ...................................................................... 18
2.4.Material Katalis ........................................................................................ 19
xii
2.5. Kuningan ................................................................................................. 20
2.5.1. Sifat fisik kuningan ....................................................................... 22
2.6. Bentuk Desain Katalis jaring laba - laba ................................................. 22
2.7. Perbandingan udara bahan bakar (A/F) atau AFR .................................. 23
2.8. Reaksi Pembakaran..................................................................................26
2.9. Analisa Gas Buang..................................................................................28
2.9.1. Standarisasi Emisi Internasional...................................................29
2.9.2. Karbon Monoksida ( CO )............................................................29
2.9.3. Hidrokarbon ( HC ).......................................................................30
2.9.4. Nitrogen Oksid ( NOx ).................................................................30
BAB III ................................................................................................................. 31
METODOLOGI PENELITIAN ........................................................................ 31
3.1. Merencanakan Dan Merancang Catalytic Converter .............................. 31
3.1.1. Perhitungan Dimensi ..................................................................... 31
3.1.2. Desain Chasing Catalytic Converter ............................................. 31
3.1.3. Alat Dan Bahan Untuk Pembuatan Katalis ................................... 33
3.1.4. Pembuatan Katalis ......................................................................... 34
3.2.Pelaksanaan Pengujian ............................................................................. 36
xiii
3.2.1. Persiapan Pengujian ....................................................................... 36
3.2.2. Prosedur Pengujian......................................................................... 38
3.2.3.Variable Pengujian ......................................................................... 40
3.2.4. Prosedur Pengambilan Data........................................................... 41
3.2.5 Analisa Data ................................................................................... 41
3.2.6. Tempat Penelitian .......................................................................... 41
3.3. Skema Pengujian ..................................................................................... 42
BAB IV ................................................................................................................ 43
HASIL DAN PEMBAHASAN...........................................................................43
4.1. Data Hasil Pengujian ............................................................................... 43
4.1.1. Data Hasil Pengujian Gas Buang Tanpa Catalytic Converter ..... 43
4.1.2. Data Hasil Pengujian Gas Buang dengan Catalytic Converter ..... 44
4.2. Pembahasan Dan Perhitungan Data Pengujian ....................................... 44
4.2.1. Analisa Emisi Gas Buang Hidrokarbon (HC) ............................... 45
4.2.2. Analisa Emisi Gas Buang Karbon monoksida (CO)..................... 47
4.2.3. Analisa Emisi Gas Buang Karbon dioksida ( CO2) ...................... 50
4.2.4. Analisa Emisi Gas Oksigen (O2) ................................................... 51
4.2.5. Analisa Visual Terhadap Katalis setelah proses pengujian .......... 54
xiv
4.2.6. Analisa Kadar Prosentase Penurunan Emisi Gas buang Pada Katalis..55
BAB V ..................................................................................................................57
KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 57
4.1.Kesimpulan .............................................................................................. 57
4.2.Saran ......................................................................................................... 57
LAMPIRAN
DAFTAR PUSTAKA
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 :Tempat Catalytic Coverter pada kendaraan bermotor ................... 8
Gambar 2.2 : Catalytic converter oksidasi .......................................................... 10
Gambar 2.3: Two – way catalytic converter ....................................................... 11
Gambar 2.4 : Three – way catalytic converter .................................................... 11
Gambar 2.5 :Catalytic Converter Ceramic Pellet ............................................... 17
Gambar 2.6 : Catalytic Converter Ceramic honeycomb ..................................... 18
Gambar 2.7 : Catalytic Converter metallic honeycomb ...................................... 19
Gambar 2.8: Hubungan AFR dan Emisi Gas Buang .......................................... 25
Gambar 3.1: Dimensi Chasing Catalytic Converter ........................................... 32
Gambar 3.2 : Chasing Catalytic Converter......................................................... 32
Gambar 3.3 : dimensi katalis bentuk jaring laba – laba ...................................... 33
Gambar 3.4 : Proses Pemotongan kawat ............................................................. 34
Gambar 3.5: Proses Penggulung Berbentuk jaring laba – laba ........................... 34
Gambar 3.6: model sarang laba-laba sebagai katalis ........................................ 35
Gambar 3.7: Katalis Yang sudah jadi dan siap di uji .......................................... 35
Gambar 3.8: Gas Analyzer .................................................................................. 37
Gambar 3.9: Engine Stand Yang dipergunakan .................................................. 37
Gambar 3.10 : Pengujian Tanpa Menggunakan Catalytic Converter ........................ 39
Gambar 3.11 : Pengujian Menggunakan Catalytic Converter................................... 40
Gambar 3.12 : Skema Pengujian Emisi Gas Buang................................................. 42
Gambar 4.1 : grafik hubungan antara Emisi HC dengan Variabel putaran .........45
Gambar 4.2 : grafik hubungan antara Emisi CO dengan Variabel putaran......... 48
xvi
Gambar 4.3 : grafik hubungan antara Emisi CO2 dengan Variabel putaran ....... 50
Gambar 4.4 : grafik hubungan antara Emisi O2 dengan Variabel putaran.......... 52
Gambar 4.5: Katalis tampak atas setelah proses pengujian ................................ 54
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 : Pengaruh A/F pada Daya bahan bakar dan emisi ............................. 25
Tabel 2.2 : standarisasi Emisi Internasional ............................................................ 29
Tabel 4.1: Data data hasil pengujian tanpa Catalytic Converter ................................ 43
Tabel 4.2 : Data data hasil pengujian dengan Catalytic Converter ............................ 44
Tabel 4.3 : Emisi Gas Buang Tanpa Catalytic Converter ................................... 55
Tabel 4.4 : Emisi Gas Buang Dengan Catalytic Converter ...........................................56
Tabel 4.5 Prosentase Emisi Dan Prosentase Penurunan Emisi ..............................56
xviii
DAFTAR PUSTAKA
Jingga, I Nyoman. (2000) Studi Eksperimen Penggunaan Magnesium sebagai
Pereduksi Polutan di Muffler Motor Bensin 4 Langkah, Tugas Akhir yang
Tidak Dipublikasikan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.
Muhaji. (2001) Pengaruh Zeolit Alam dan Mangan (Mn) sebagai Katalis
Silincer Sepeda Motor 4 Langkah terhadap Kadar Emisi Gas Buang,
UnjukKerja, dan Sound Pressure Level, Tesis Master yang Tidak
Dipublikasikan,Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.
Setiawan, Eko Deddy. (2001) Studi Eksperimental terhadap Pengurangan
Polutan Gas Buang Motor Bensin 4 Langkah dengan Penggunaan Zeolit,
Tugas Akhir yang Tidak Dipublikasikan, Institut Teknologi Sepuluh
Nopember, Surabaya.
Mulyono, (2002) Studi Eksperimen Pengaruh Penggunaan Ni-on-Cu sebagai
Catalytic Converter terhadap Emisi CO, HC, Daya Efektif dan Konsumsi
Bahan Bakar Spesifik Pada Motor Bensin 4 Langkah, Skripsi yang Tidak
Dipublikasikan, Universitas Negeri Surabaya, Surabaya.
Nugroho, Joko. (2004) Uji Kemampuan Catalytic Converter Zeolit untuk
Mereduksi Polutan Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Berbahan
Bakar Bensin, Tugas Akhir yang. Tidak Dipublikasikan, Institut Teknologi
Sepuluh Nopember, Surabaya.
Mathur, Sharma L. 1975, Internal Combustion Engine. Second Edition.
McGraw-Hill Book Company, Inc, New York
Chusnul. M 2005, Study Penggunaan Katalis CuO/yAL203 sebagai Catalytic
xix
Converter Untuk Mereduksi Emisi CO, ITS, Surabaya
Dowden D.A., atall, 1970, Catalytic Hand Book, Verlag New York, Inc
Bagus Irawan RM. Rancang Bangun Catalytic Converter Material Substrat
Tembaga Berlapis Mangan Untuk Mereduksi Emisi Gas Karbon
Monoksida Motor Bensin 2012
Warju, 2003, Eksperimen tentang pengaruh Penggunaan Catalytic Converter
Kuningan Berlapis Crom Terhadap Emisi Gas Buang Co dan HCpada
Mesin Toyota Kijang Tipe 4K. Institut Teknologi Surabaya.
Karvounis E, DN Assanis. 1992. The Effect of Inlet Flow Distribution on
Catalytic Converter. Journal of Effecience Heat and Mass Transfer 36(6)
1495 – 1504.
http : //www.howcatalyticconverter.hmtl . Diakses pada tanggal 7
September, 2014
Http://www.howstuffwork/how catalytic work.hmtl . Diakses pada tanggal
7 September, 2014
Springer – Verlag New York Inc, 1970, catalyst hand book. Walfe Scintific
Book, London – England
Irawan B. , 2003, Rancang Bangun Catalytric Converter dengan Material
Substrat Tembaga (Cu) untuk Mereduksi Emisi Gas CO, Tesis MIL
UNDIP
Obert. Erdward F. , 1973, Internal Combustion Engine and Air Pollution,
Third Edition. Harper & Row, Publisher, Inc, New York
Heisler H., 1995, Advanced Engine Tecnology Hodder Headline Group,
xx
London.
Swisscontact, 2003, Clean Air Project. Jakarta
Toyota Training Center, 2000, Emission Control Step Two.
Rosyidah, A. (2002), Pembuatan Katalis CuO Dengan ?-Al2O3 Sebagai
Pendukung, Prosiding Seminar Nasional Kimia IV, ITS
http://www.nextgreencar.com/caremissions.php. Diakses pada tanggal 7
September, 2014
http://wanibesak.wordpress.com/2010/11/07/tembaga-tambang-sifat-dankegunaan/. Diakses pada tanggal 7 September, 2014
Team Toyota Astra Motor, 1989, Buku Pedoman Pelatihan, Jakarta, PT.
Toyota – Astra Motor
xxi
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kendaraan bermotor merupakan alat transportasi yang paling banyak
digunakan pada saat ini, seiring dengan kemajuan industri otomotif dunia berpacu
untuk menginovasi produk – produk kendaraan yang mereka ciptakan. Akan tetapi
dampak dari banyaknya kendaraan bermotor itu sendiri adalah polusi udara yang
berasal dari saluran pembuangan kendaraan bermotor, sehingga industri – industri
tersebut melakukan inovasi untuk menciptakan kendaraan dengan gas buangnya
ramah lingkungan.
Pada kendaraan yang menggunakan bahan bakar bensin, gas buang yang
dihasilkan dari pembakaran bahan bakar dan udara terdiri dari banyak komponen
gas yang merupakan hasil dari reaksi sampingan yang tidak dapat dihindarkan. Gas
buang dari hasil pembakaran yang tidak hanya oksida – oksida saja tapi juga
merupakan senyawa kimia lainnya, misalnya bahan bakar yang belum terbakar
secara sempurna jadi masih berupa hidrokarbon yang lebih populer dengan sebutan
HC.
Gas hidrokarbon dapat menyebabkan iritasi mata, batuk, rasa mengantuk
dan bercak kulit. Hidrokarbon yang beraroma pada kosumsi rendah dapat
menyebabkan iritasi pada mata dan hidung yang dapat meracuni saraf. Sedangkan
gas NOx dapat mengganggu sistem pernafasan dan merusak paru –paru ( Bosch,
1998 ).
1
2
Polusi udara tentu saja mempunyai dampak yang negatip terhadap
lingkungan. Polutan akan memberikan efek negatip terhadap kesehatan manusia,
tumbuh – tumbuhan, hewan, bahan bangunan, udara dan iklim. Hal ini tidak dapat
kita hilangkan akan tetapi kita dapat menekan polutan sampai ke titik yang tidak
membahayakan lingkungan.
Untuk mengurangi emisi gas buang tersebut sebenarnya dapat dilakukan
dengan membatasi jumlah kendaraan bermotor, hal ini merupakan kewenangan dari
pemerintahan dan sangat sulit terwujud mengingat pajak kendaraan bermotor masih
menjadi penyumbang pendapatan Negara terbesar saat ini. Pemakaian bahan bakar
yang tidak berpolusi atau ramah lingkungan juga merupakan kewenangan dan
otoritas PERTAMINA sebagai tangan panjang pemerintah, cara inipun masih
belum bisa diwujudkan dan saat ini masih dalam bentuk kajian serta membutukan
investasi yang besar untuk proses produksi bahan bakar yang ramah lingkungan.
Metode dan teknik yang dilakukan ada beberapa macam, antara lain dengan
memodifikasi beberapa bagian dari kendaraan bermotor. Menurut Mathur (1975 :
15) pendekatan yang biasanya dilakukan dipakai dalam mengurangi gas buang
kendaraan bermotor antara lain : modifikasi mesin, modifikasi penggunaan bahan
bakar atau system bahan bakarnya, modifikasi pada saluran gas buang (
penambahan Catalytic Converter ).
Upaya yang telah dilakukan industri kendaraan bermotor dalam rangka
menekan atau mengurangi gas buang / emisi hasil pembakaran salah satunya
dengan menambahkan Catalytic Converter pada saluran buang ( knalpot ) agar
3
pembuangan gas buang jumlah ( kadar ) emisi gas buangnya berada dalam tingkat
yang tidak membahayakan.
Pada catalytic converter komersial, bahan yang digunakan adalah logam –
logam mulia, seperti platinum, palladium dan rhodium. Logam mulia tersebut
mempunyai aktivitas spesifik yang tinggi , namun logam – logam mulia tersebut
mempunyai kelimpahan rendah dan harga yang cukup mahal. Dengan demikian
sebagai alternatif digunakan bahan yang mempunyai aktivitas katalis, kelimpahan
tinggi dan lebih murah serta sederhana. ( chusnul M. Studi penggunaan katalis ITS
2005 ).
Dowden (1970) dalam bukunya “Catalytic Hand Book “ mengatakan
bahwa beberapa logam yang diketahui efektif sebagai katalis oksidasi dan reduksi
dari yang besar sampai yang kecil adalah Pt, Pd, Ru > Mn, Cu, >Ni > Fe > Cr > Zn
dan oksida dari logam – logam tersebut.
Di samping itu, dari beberapa penelitian sebelumnya ditunjukkan bahwa
pemakaian oksida logam transisi sebagai katalis akan menurunkan kadar polutan
yang dikeluarkan oleh motor bensin empat langkah dengan tingkat penurunan yang
bervariasi. Diantaranya, penelitian I Nyoman Jingga (2000) yang menggunakan
magnesium (Mg) sebagai pereduksi polutan di muffler motor bensin empat langkah,
Muhaji (2001) yang menggunakan katalis silincer dengan bahan katalis Zeolit
Alam dan Mangan (Mn) pada sepeda motor empat langkah, Eko Deddy Setiawan
(2001) yang menggunakan zeolit sebagai catalytic muffler pada motor bensin empat
langkah, Mulyono (2002) yang menggunakan tembaga (Cu) berlapis nikel (Ni)
sebagai catalytic converter pada motor bensin empat langkah, Warju (2003) yang
4
menggunakan catalytic converter kuningan (Cu+Zn) berlapis krom (Cr) pada mesin
Toyota Kijang Tipe 4K, dan Joko Nugroho (2004) yang menggunakan converter
zeolit untuk mereduksi polutan emisi gas buang kendaraan berbahan bakar bensin.
Berdasarkan pemikiran dan penelitian sebelumnya, salah satu teknologi
yang dapat digunakan untuk mereduksi emisi gas CO adalah dengan pemasangan
Catalytic Converter yang dipasang pada system saluran pembuangan emisi gas.
Penelitian terdahulu menjelaskan bahwa katalis berbahan tembaga dapat digunakan
untuk mereduksi emisi gas buang Carbon Monoksida (CO) untuk berbagai variasi
putaran mesin dan variasi jumlah sel katalis. Oleh sebab itu pada penelitian ini
bertujuan untuk mengetahui penggunaan logam lain selain tembaga sebagai katalis.
Didasarkan pada kenyataan diatas maka dilakukan penelitian skala Laboratorium
dengan Judul : “Catalytic Converter Berbahan Kuningan Berbentuk Jaring
laba-laba Untuk Mengurangi Emisi Gas Buang“ yang dirancang dan didesain
sedemikian rupa tanpa meninggalkan aspek sederhana, efisien dan murah.
1.2 Rumusan Masalah
1. Membuat model rancangan sebuah Catalytic Converter dengan bentuk
jaring laba-laba berbahan Kuningan.
2. Mampukah dengan menggunakan Catalytic Converter akan menetralisir
emisi gas buang Hidrocarbon dan Carbon Monoksida.
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini memiliki tujuan sebagai berikut :
1. Merancang Catalytic Converter jenis jaring laba – laba
2. Menetralisir gas hidrokarbon ( HC ), Karbon Monoksida ( CO ) dengan
menggunakan Catalytic Converter pada saluran gas buang.
5
1.4 Batasan masalah
Dari beberapa permasalahan diatas, maka penulis mempunyai beberapa
masalah untuk memudahakan pembahasan dalam menerangkan penelitian ini
adalah :
1. Material katalis menggunakan Kuningan .
2. Gas buang yang diukur CO dan HC.
3. Bahan bakar kendaraan yang digunakan adalah pretamax
4. Pengukuran emisi gas buang yang dilakukan pada jenis motor bensin 4
langkah, 1 silinder, dengan system karburator, engine stand dengan type
Yamaha 110 cc, tahun 2009.
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini dilakukan untuk memberikan gambaran terhadap
masyarakat dalam usaha mencari solusi alternatif dalam pengurangan tingkat
polusi udara. Disamping itu manfaat yang ingin dicapai yaitu :
1. Memberikan informasi sejauh mana pengaruh knalpot standart dengan
knalpot Catalytic Converter berbahan Kuningan.
2. Sebagai informasi bahan alternatif untuk Catalytic Converter yang lebih
murah dan mudah didapat.
3. Dapat digunakan sebagai perbandingan knalpot yang tidak terdapat katalis
dengan knalpot berkatalis.
6
1.6 Metode Penelitian
Metode penelitian dimulai dari pembuatan rancangan katalis, setelah
katalis jadi dilakukan pengukuran emisi gas buang melewati saluran
modifikasi ( memakai katalis ), kemudian didapatkan hasil perbandingan emisi
gas buang yang memakai katalis ( sebelum aliran gas buang melewati katalis )
dan yang memakai katalis.
BERBENTUK JARING LABA - LABA
TUGAS AKHIR
BIDANG KONVERSI ENERGI
Diajukan kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan
Program SarjanaTeknik (S1)
Oleh :
AHMAD SYAIFUDIN
201010120311072
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
i
POSTER
Tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan desain catalytic converter
berbahan katalis kawat kuningan berbentuk sarang laba-laba, mendapatkan performa
emisi gas buang pada catalytic converter dan mendapatkan nilai comparasi catalytic
converter dengan katalis berbahan kawat kuningan berbentuk sarang laba-laba.
Metode penelitian yang dipergunakan adalah metode experimental. Dimulai dari
pembuatan rancangan katalis, pembuatan katalis, setelah katalis jadi dilakukan
pengukuran emisi gas buang yang melewati saluran knalpot. Selanjutnya
membandingkan hasil percobaan emisi gas buang sebelum melewati catalytic converter
dan sesudah melewati catalytic converter, menggunakan sarana laboratorium motor
bakar sebagai basis mendapatkan data.
Dari hasil penelitian ini didapatkan bahwa pemakaian catalytic converter
berbahan kuningan berbetuk sarang laba - laba dapat mereduksi emisi gas HC dan CO.
Dengan hasil emisi gas HC menunjukkan prosentase emisi sebesar 61.12 ppm dan
prosentase penurunan emisinya sebesar 36.88ppm. Emisi gas CO menunjukkan
prosentase emisi sebesar 80.10 % sedangkan prosentase penurunan emisinya sebesar
19.90 %.
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-128 Fax. (0341) 460782 Malang 65144.
ii
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Satu Syarat Memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Mesin
Disusun Oleh :
Ahmad Syaifudin
201010120311072
Yang telah disahkan oleh :
Dosen pembimbing I
Dosen pembimbing II
(Ir. Ali Mokhtar. MT)
(Dra. Rr. Heni H., MT)
Nip.108.9109.0234
Nip. 108.8909.0125
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Mesin
(Ir. Daryono, MT)
Nip. 108.8909.0124
iii
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-21 Psw. 127
Fax. (0341) 460782 Malang 65144
LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR
Nama
: Ahmad Syaifudin
Nim
: 201010120311072
Bidang Keahlian
: Konversi Energi
No. ST. Pem. TA
: E.2 / 412/ FT/ UMM/XI/ 2014
Judul
: Penelitian Catalytic Converter berbahan Kuningan
Berbentuk jaring laba – laba
Pembimbing I
: Ir. Ali Mokhtar. MT
Paraf
No.
CatatanAsistensi
1
Persetujuan Judul Dan Konsultasi Bab I
2
Konsultasi Bab I dan ACC Bab I
3
Konsultasi Bab II
4
ACC Bab II
5
Konsultasi Bab III
6
ACC Bab III
7
Konsultasi Bab IV
8
ACC Bab IVdan Seminar Hasil
Dosen pembimbing I
Malang, 29 April 2015
Dosen pembimbing I
Ir. Ali Mokhtar. MT
iv
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-21 Psw. 127
Fax. (0341) 460782 Malang 65144
LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR
Nama
: Ahmad Syaifudin
Nim
: 201010120311072
Bidang Keahlian
: Konversi Energi
No. ST. Pem. TA
: E.2 / 412/ FT/ UMM/XI/ 2014
Judul
: Penelitian Catalytic Converter berbahan Kuningan
Berbentuk jaring laba – laba
PembimbingII
: Dra. Rr. Heni H., MT
Paraf
No.
CatatanAsistensi
1
Persetujuan Judul Dan Konsultasi Bab I
2
Konsultasi Bab I dan ACC Bab I
3
Konsultasi Bab II
4
ACC Bab II
5
Konsultasi Bab III
6
ACC Bab III
7
Konsultasi Bab IV
8
ACC Bab IVdanSeminar Hasil
Dosen pembimbing II
Malang, 29 April 2015
Dosen pembimbing II
Dra. Rr. Heni H., MT.
v
LEMBAR SURAT PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama
: Ahmad Syaifudin
Nim
: 201010120311072
Tempat/Tanggal Lahir
: Sidoarjo, 24 Juni 1992
Jurusan
: Teknik Mesin
Fakultas
: Teknik
Instansi
: Universitas Muhammadiyah Malang
Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa :
Sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul “Penelitian Catalytic
Converter berbahan Kuningan Berbentuk jaring laba – laba” yang diajukan
untuk memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Malang, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan
duplikasi (“PLAGIASI”) dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan/ atau
pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas
Muhammadiyah Malang atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber
informasinya saya kutipan dan daftar pustaka sebagaimana mestinya.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk
digunakan sebagaimana mestinya.
Malang, 29 April 2015
Yang menyatakan,
Ahmad Syaifudin
vi
Abstrak
Pertumbuhan kendaraan bermotor di indonesia yang cukup pesat (
8,38%/tahun) membawa pengaruh meningkatnya pemakaian Bahan Bakar
Minyak, sehingga polusi udara menjadi tidak dapat terelakkan lagi. Kendaraaan
bermotor merupakan sumber pencemar terbesar dan memberikan kontribusi emisi
gas carbon monoksida sebesar 67% dari total polutan yang ada, Tujuan dari
penelitian ini adalah mendapatkan desain catalytic converter berbahan katalis
kawat kuningan berbentuk sarang laba-laba, mendapatkan performa emisi gas
buang pada catalytic converter dan mendapatkan nilai comparasi catalytic
converter dengan katalis berbahan kawat kuningan berbentuk sarang laba-laba.
Metode penelitian yang dipergunakan adalah metode experimental.
Dimulai dari pembuatan rancangan katalis, pembuatan katalis, setelah katalis
jadi dilakukan pengukuran emisi gas buang yang melewati saluran knalpot.
Selanjutnya membandingkan hasil percobaan emisi gas buang sebelum melewati
catalytic converter dan sesudah melewati catalytic converter, menggunakan
sarana laboratorium motor bakar sebagai basis mendapatkan data.
Dari hasil penelitian ini didapatkan bahwa pemakaian catalytic converter
berbahan kuningan berbetuk sarang laba - laba dapat mereduksi emisi gas HC
dan CO. Dengan hasil emisi gas HC menunjukkan prosentase emisi sebesar 61.12
ppm dan prosentase penurunan emisinya sebesar 36.88ppm. Emisi gas CO
menunjukkan prosentase emisi sebesar 80.10 % sedangkan prosentase penurunan
emisinya sebesar 19.90 %.
Kata kunci : Catalityc Converter, Konsentrasi CO.kuningan
vii
Abstract
The increasing motored vehicle using in Indonesia ( approximately 8,38 %
per year ), it caused the excessive deman of fuel. It means that air pollution
becomes inevitable cossequence. Motored vehicle has been the significant
pollutant for the emission of carbon monoxide, which is estimated as much as 67
percent of all pollutant. The purpose of this research is to get catalytic converter
design a catalyst wire made of brass shaped the nests of spiders , get gas
emissions performance in catalytic converter and given a value of comparasi
catalytic converter with a catalyst wire made of brass shaped the nests of spiders.
The method used is a method of experimental research .Starts from the
design of a catalyst , making a catalyst , after a catalyst so done the measurement
of gas emissions that passes through the exhaust. Comparison of the results next
experiment gas emissions before passing through catalytic converter and after
passing through catalytic converter , using laboratory facilities motor fuel as the
base get the data emissions rate.
From this research result was obtained that the use of catalytic converter
berbetuk nests made of brass profit -- profit h.c can reduce gas emissions and co
.With the result of emission gas emissions by 61,18 ppm h.c show prosentase
prosentase emisinya ppm and the decline of 36,88 ppm .Gas emission of co2
emissions by showing percentage 80.10 % while prosentase emisinya 19.90% of
the decline.
Keywords: Catalityc Converter, stainless CO.Brass
viii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada kehadirat Allah SWT yang
mana hanya atas limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayahNya laporan tugas
akhir
dengan
judul
“PENELITIAN
CATALYTIC
CONVERTER
BERBAHAN KUNINGAN BERBENTUK JARING LABA - LABA” ini
akhirnya dapat terselesaikan.
Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat hambatan dan rintangan yang
dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut terasa
ringan dan dapat teratasi. Oleh sebab itu sepatutnya saya ungkapkan terima kasih
atas jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran,
serta bimbingan berupa apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan sekripsi
ini.Ungkapan terima ksi htersebut disampaikan kepada :
1. Kedua orang tua yang selalu memberikan bantuan materiil maupun non
materiil, mendo’akan, mengingatkan akan pesan - pesannya yang tak akan
terlupakan.
2. Bapak Ir. Ali Mokhtar. MT Selaku Dosen Pembimbing I yang telah
memberikan bimbingan serta arahan selama penyusunan skripsi ini dilakukan.
3. Ibu Dra. Rr. Heni H., MT. Selaku Dosen Pembimbing II yang telah
memberikan masukan ide, serta saran dan cara-cara penulisan sehingga
terselesaikannya skripsi ini.
4. Bapak Ir. Daryono, MT. Selaku ketua jurusan teknik mesin UMM.
5. Bapak Budiono, SSi.MT. Selaku sekertaris jurusan teknik mesin UMM.
6. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan
teoritis secara langsung maupun tidak langsung.
ix
7. Teman – teman sebimbingan, teman-teman seangkatan Teknik Mesin 2010 A,
B, C dan D serta kepada seseorang yang selalu mendampingi saya dan selalu
memberi semangat dalam proses pengerjaan skripsi ini.
8. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak atas bantuan
kalian semuannya.
Dalam penyusunan sekripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak
terbahas.Oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun akan
sangat diharapkan untuk pengembangan teknologi terkait. Semoga ALLAH SWT
memberikan sifat RahimNya kepada semua pihak yang tersebut diatas dan
penyusun berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca.
Malang, 29 April 2015
Ahmad Syaifudin
x
DAFTAR ISI
COVER ................................................................................................................ i
POSTER ............................................................................................................... ii
LEMBARAN PENGESAHAN SKRIPSI .......................................................... iii
LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING I ..................... iv
LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING II .................... v
LEMBARAN PERYATAAN ............................................................................. vi
ABSTRAK ........................................................................................................... vii
KATA PENGANTAR ......................................................................................... ix
DAFTAR ISI ........................................................................................................ xi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xvi
DAFTAR TABEL.............................................................................................xviii
DAFTAR PUSTAKA..........................................................................................xix
BAB I .................................................................................................................... 1
PENDAHULUAN ................................................................................................ 1
1.1.Latar Belakang ................................................................................................ 1
1.2. Rumusan Masalah .................................................................................... 4
1.3. Tujuan Penelitian ..................................................................................... 4
xi
1.4. Batasan Masalah....................................................................................... 5
1.5.Manfaat Penelitian .................................................................................... 5
1.6. Metode Penelitian.....................................................................................6
BAB II .................................................................................................................. 7
TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................................... 7
2.1.Catalyitic Converter ................................................................................. 7
2.1.1. Pengertian Catalytic Converter ...................................................... 7
2.1.2. Cara Kerja Catalytic Converter ..................................................... 8
2.1.3. Jenis – jenis Catalytic Converter....................................................9
2.2. Katalis ..................................................................................................... 12
2.2.1. Monolith Support ........................................................................... 14
2.2.2. Energi Aktivasi Dan Katalis .......................................................... 15
2.2.3. Kecepatan Reaksi Untuk Reaksi Katalis Heterogen ...................... 16
2.3. Subtrac .................................................................................................... 17
2.3.1. Ceramic Pellet................................................................................ 17
2.3.2. Ceramis Honeycomb ..................................................................... 18
2.3.3. Metalic Honeycomb ...................................................................... 18
2.4.Material Katalis ........................................................................................ 19
xii
2.5. Kuningan ................................................................................................. 20
2.5.1. Sifat fisik kuningan ....................................................................... 22
2.6. Bentuk Desain Katalis jaring laba - laba ................................................. 22
2.7. Perbandingan udara bahan bakar (A/F) atau AFR .................................. 23
2.8. Reaksi Pembakaran..................................................................................26
2.9. Analisa Gas Buang..................................................................................28
2.9.1. Standarisasi Emisi Internasional...................................................29
2.9.2. Karbon Monoksida ( CO )............................................................29
2.9.3. Hidrokarbon ( HC ).......................................................................30
2.9.4. Nitrogen Oksid ( NOx ).................................................................30
BAB III ................................................................................................................. 31
METODOLOGI PENELITIAN ........................................................................ 31
3.1. Merencanakan Dan Merancang Catalytic Converter .............................. 31
3.1.1. Perhitungan Dimensi ..................................................................... 31
3.1.2. Desain Chasing Catalytic Converter ............................................. 31
3.1.3. Alat Dan Bahan Untuk Pembuatan Katalis ................................... 33
3.1.4. Pembuatan Katalis ......................................................................... 34
3.2.Pelaksanaan Pengujian ............................................................................. 36
xiii
3.2.1. Persiapan Pengujian ....................................................................... 36
3.2.2. Prosedur Pengujian......................................................................... 38
3.2.3.Variable Pengujian ......................................................................... 40
3.2.4. Prosedur Pengambilan Data........................................................... 41
3.2.5 Analisa Data ................................................................................... 41
3.2.6. Tempat Penelitian .......................................................................... 41
3.3. Skema Pengujian ..................................................................................... 42
BAB IV ................................................................................................................ 43
HASIL DAN PEMBAHASAN...........................................................................43
4.1. Data Hasil Pengujian ............................................................................... 43
4.1.1. Data Hasil Pengujian Gas Buang Tanpa Catalytic Converter ..... 43
4.1.2. Data Hasil Pengujian Gas Buang dengan Catalytic Converter ..... 44
4.2. Pembahasan Dan Perhitungan Data Pengujian ....................................... 44
4.2.1. Analisa Emisi Gas Buang Hidrokarbon (HC) ............................... 45
4.2.2. Analisa Emisi Gas Buang Karbon monoksida (CO)..................... 47
4.2.3. Analisa Emisi Gas Buang Karbon dioksida ( CO2) ...................... 50
4.2.4. Analisa Emisi Gas Oksigen (O2) ................................................... 51
4.2.5. Analisa Visual Terhadap Katalis setelah proses pengujian .......... 54
xiv
4.2.6. Analisa Kadar Prosentase Penurunan Emisi Gas buang Pada Katalis..55
BAB V ..................................................................................................................57
KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 57
4.1.Kesimpulan .............................................................................................. 57
4.2.Saran ......................................................................................................... 57
LAMPIRAN
DAFTAR PUSTAKA
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 :Tempat Catalytic Coverter pada kendaraan bermotor ................... 8
Gambar 2.2 : Catalytic converter oksidasi .......................................................... 10
Gambar 2.3: Two – way catalytic converter ....................................................... 11
Gambar 2.4 : Three – way catalytic converter .................................................... 11
Gambar 2.5 :Catalytic Converter Ceramic Pellet ............................................... 17
Gambar 2.6 : Catalytic Converter Ceramic honeycomb ..................................... 18
Gambar 2.7 : Catalytic Converter metallic honeycomb ...................................... 19
Gambar 2.8: Hubungan AFR dan Emisi Gas Buang .......................................... 25
Gambar 3.1: Dimensi Chasing Catalytic Converter ........................................... 32
Gambar 3.2 : Chasing Catalytic Converter......................................................... 32
Gambar 3.3 : dimensi katalis bentuk jaring laba – laba ...................................... 33
Gambar 3.4 : Proses Pemotongan kawat ............................................................. 34
Gambar 3.5: Proses Penggulung Berbentuk jaring laba – laba ........................... 34
Gambar 3.6: model sarang laba-laba sebagai katalis ........................................ 35
Gambar 3.7: Katalis Yang sudah jadi dan siap di uji .......................................... 35
Gambar 3.8: Gas Analyzer .................................................................................. 37
Gambar 3.9: Engine Stand Yang dipergunakan .................................................. 37
Gambar 3.10 : Pengujian Tanpa Menggunakan Catalytic Converter ........................ 39
Gambar 3.11 : Pengujian Menggunakan Catalytic Converter................................... 40
Gambar 3.12 : Skema Pengujian Emisi Gas Buang................................................. 42
Gambar 4.1 : grafik hubungan antara Emisi HC dengan Variabel putaran .........45
Gambar 4.2 : grafik hubungan antara Emisi CO dengan Variabel putaran......... 48
xvi
Gambar 4.3 : grafik hubungan antara Emisi CO2 dengan Variabel putaran ....... 50
Gambar 4.4 : grafik hubungan antara Emisi O2 dengan Variabel putaran.......... 52
Gambar 4.5: Katalis tampak atas setelah proses pengujian ................................ 54
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 : Pengaruh A/F pada Daya bahan bakar dan emisi ............................. 25
Tabel 2.2 : standarisasi Emisi Internasional ............................................................ 29
Tabel 4.1: Data data hasil pengujian tanpa Catalytic Converter ................................ 43
Tabel 4.2 : Data data hasil pengujian dengan Catalytic Converter ............................ 44
Tabel 4.3 : Emisi Gas Buang Tanpa Catalytic Converter ................................... 55
Tabel 4.4 : Emisi Gas Buang Dengan Catalytic Converter ...........................................56
Tabel 4.5 Prosentase Emisi Dan Prosentase Penurunan Emisi ..............................56
xviii
DAFTAR PUSTAKA
Jingga, I Nyoman. (2000) Studi Eksperimen Penggunaan Magnesium sebagai
Pereduksi Polutan di Muffler Motor Bensin 4 Langkah, Tugas Akhir yang
Tidak Dipublikasikan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.
Muhaji. (2001) Pengaruh Zeolit Alam dan Mangan (Mn) sebagai Katalis
Silincer Sepeda Motor 4 Langkah terhadap Kadar Emisi Gas Buang,
UnjukKerja, dan Sound Pressure Level, Tesis Master yang Tidak
Dipublikasikan,Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.
Setiawan, Eko Deddy. (2001) Studi Eksperimental terhadap Pengurangan
Polutan Gas Buang Motor Bensin 4 Langkah dengan Penggunaan Zeolit,
Tugas Akhir yang Tidak Dipublikasikan, Institut Teknologi Sepuluh
Nopember, Surabaya.
Mulyono, (2002) Studi Eksperimen Pengaruh Penggunaan Ni-on-Cu sebagai
Catalytic Converter terhadap Emisi CO, HC, Daya Efektif dan Konsumsi
Bahan Bakar Spesifik Pada Motor Bensin 4 Langkah, Skripsi yang Tidak
Dipublikasikan, Universitas Negeri Surabaya, Surabaya.
Nugroho, Joko. (2004) Uji Kemampuan Catalytic Converter Zeolit untuk
Mereduksi Polutan Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Berbahan
Bakar Bensin, Tugas Akhir yang. Tidak Dipublikasikan, Institut Teknologi
Sepuluh Nopember, Surabaya.
Mathur, Sharma L. 1975, Internal Combustion Engine. Second Edition.
McGraw-Hill Book Company, Inc, New York
Chusnul. M 2005, Study Penggunaan Katalis CuO/yAL203 sebagai Catalytic
xix
Converter Untuk Mereduksi Emisi CO, ITS, Surabaya
Dowden D.A., atall, 1970, Catalytic Hand Book, Verlag New York, Inc
Bagus Irawan RM. Rancang Bangun Catalytic Converter Material Substrat
Tembaga Berlapis Mangan Untuk Mereduksi Emisi Gas Karbon
Monoksida Motor Bensin 2012
Warju, 2003, Eksperimen tentang pengaruh Penggunaan Catalytic Converter
Kuningan Berlapis Crom Terhadap Emisi Gas Buang Co dan HCpada
Mesin Toyota Kijang Tipe 4K. Institut Teknologi Surabaya.
Karvounis E, DN Assanis. 1992. The Effect of Inlet Flow Distribution on
Catalytic Converter. Journal of Effecience Heat and Mass Transfer 36(6)
1495 – 1504.
http : //www.howcatalyticconverter.hmtl . Diakses pada tanggal 7
September, 2014
Http://www.howstuffwork/how catalytic work.hmtl . Diakses pada tanggal
7 September, 2014
Springer – Verlag New York Inc, 1970, catalyst hand book. Walfe Scintific
Book, London – England
Irawan B. , 2003, Rancang Bangun Catalytric Converter dengan Material
Substrat Tembaga (Cu) untuk Mereduksi Emisi Gas CO, Tesis MIL
UNDIP
Obert. Erdward F. , 1973, Internal Combustion Engine and Air Pollution,
Third Edition. Harper & Row, Publisher, Inc, New York
Heisler H., 1995, Advanced Engine Tecnology Hodder Headline Group,
xx
London.
Swisscontact, 2003, Clean Air Project. Jakarta
Toyota Training Center, 2000, Emission Control Step Two.
Rosyidah, A. (2002), Pembuatan Katalis CuO Dengan ?-Al2O3 Sebagai
Pendukung, Prosiding Seminar Nasional Kimia IV, ITS
http://www.nextgreencar.com/caremissions.php. Diakses pada tanggal 7
September, 2014
http://wanibesak.wordpress.com/2010/11/07/tembaga-tambang-sifat-dankegunaan/. Diakses pada tanggal 7 September, 2014
Team Toyota Astra Motor, 1989, Buku Pedoman Pelatihan, Jakarta, PT.
Toyota – Astra Motor
xxi
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kendaraan bermotor merupakan alat transportasi yang paling banyak
digunakan pada saat ini, seiring dengan kemajuan industri otomotif dunia berpacu
untuk menginovasi produk – produk kendaraan yang mereka ciptakan. Akan tetapi
dampak dari banyaknya kendaraan bermotor itu sendiri adalah polusi udara yang
berasal dari saluran pembuangan kendaraan bermotor, sehingga industri – industri
tersebut melakukan inovasi untuk menciptakan kendaraan dengan gas buangnya
ramah lingkungan.
Pada kendaraan yang menggunakan bahan bakar bensin, gas buang yang
dihasilkan dari pembakaran bahan bakar dan udara terdiri dari banyak komponen
gas yang merupakan hasil dari reaksi sampingan yang tidak dapat dihindarkan. Gas
buang dari hasil pembakaran yang tidak hanya oksida – oksida saja tapi juga
merupakan senyawa kimia lainnya, misalnya bahan bakar yang belum terbakar
secara sempurna jadi masih berupa hidrokarbon yang lebih populer dengan sebutan
HC.
Gas hidrokarbon dapat menyebabkan iritasi mata, batuk, rasa mengantuk
dan bercak kulit. Hidrokarbon yang beraroma pada kosumsi rendah dapat
menyebabkan iritasi pada mata dan hidung yang dapat meracuni saraf. Sedangkan
gas NOx dapat mengganggu sistem pernafasan dan merusak paru –paru ( Bosch,
1998 ).
1
2
Polusi udara tentu saja mempunyai dampak yang negatip terhadap
lingkungan. Polutan akan memberikan efek negatip terhadap kesehatan manusia,
tumbuh – tumbuhan, hewan, bahan bangunan, udara dan iklim. Hal ini tidak dapat
kita hilangkan akan tetapi kita dapat menekan polutan sampai ke titik yang tidak
membahayakan lingkungan.
Untuk mengurangi emisi gas buang tersebut sebenarnya dapat dilakukan
dengan membatasi jumlah kendaraan bermotor, hal ini merupakan kewenangan dari
pemerintahan dan sangat sulit terwujud mengingat pajak kendaraan bermotor masih
menjadi penyumbang pendapatan Negara terbesar saat ini. Pemakaian bahan bakar
yang tidak berpolusi atau ramah lingkungan juga merupakan kewenangan dan
otoritas PERTAMINA sebagai tangan panjang pemerintah, cara inipun masih
belum bisa diwujudkan dan saat ini masih dalam bentuk kajian serta membutukan
investasi yang besar untuk proses produksi bahan bakar yang ramah lingkungan.
Metode dan teknik yang dilakukan ada beberapa macam, antara lain dengan
memodifikasi beberapa bagian dari kendaraan bermotor. Menurut Mathur (1975 :
15) pendekatan yang biasanya dilakukan dipakai dalam mengurangi gas buang
kendaraan bermotor antara lain : modifikasi mesin, modifikasi penggunaan bahan
bakar atau system bahan bakarnya, modifikasi pada saluran gas buang (
penambahan Catalytic Converter ).
Upaya yang telah dilakukan industri kendaraan bermotor dalam rangka
menekan atau mengurangi gas buang / emisi hasil pembakaran salah satunya
dengan menambahkan Catalytic Converter pada saluran buang ( knalpot ) agar
3
pembuangan gas buang jumlah ( kadar ) emisi gas buangnya berada dalam tingkat
yang tidak membahayakan.
Pada catalytic converter komersial, bahan yang digunakan adalah logam –
logam mulia, seperti platinum, palladium dan rhodium. Logam mulia tersebut
mempunyai aktivitas spesifik yang tinggi , namun logam – logam mulia tersebut
mempunyai kelimpahan rendah dan harga yang cukup mahal. Dengan demikian
sebagai alternatif digunakan bahan yang mempunyai aktivitas katalis, kelimpahan
tinggi dan lebih murah serta sederhana. ( chusnul M. Studi penggunaan katalis ITS
2005 ).
Dowden (1970) dalam bukunya “Catalytic Hand Book “ mengatakan
bahwa beberapa logam yang diketahui efektif sebagai katalis oksidasi dan reduksi
dari yang besar sampai yang kecil adalah Pt, Pd, Ru > Mn, Cu, >Ni > Fe > Cr > Zn
dan oksida dari logam – logam tersebut.
Di samping itu, dari beberapa penelitian sebelumnya ditunjukkan bahwa
pemakaian oksida logam transisi sebagai katalis akan menurunkan kadar polutan
yang dikeluarkan oleh motor bensin empat langkah dengan tingkat penurunan yang
bervariasi. Diantaranya, penelitian I Nyoman Jingga (2000) yang menggunakan
magnesium (Mg) sebagai pereduksi polutan di muffler motor bensin empat langkah,
Muhaji (2001) yang menggunakan katalis silincer dengan bahan katalis Zeolit
Alam dan Mangan (Mn) pada sepeda motor empat langkah, Eko Deddy Setiawan
(2001) yang menggunakan zeolit sebagai catalytic muffler pada motor bensin empat
langkah, Mulyono (2002) yang menggunakan tembaga (Cu) berlapis nikel (Ni)
sebagai catalytic converter pada motor bensin empat langkah, Warju (2003) yang
4
menggunakan catalytic converter kuningan (Cu+Zn) berlapis krom (Cr) pada mesin
Toyota Kijang Tipe 4K, dan Joko Nugroho (2004) yang menggunakan converter
zeolit untuk mereduksi polutan emisi gas buang kendaraan berbahan bakar bensin.
Berdasarkan pemikiran dan penelitian sebelumnya, salah satu teknologi
yang dapat digunakan untuk mereduksi emisi gas CO adalah dengan pemasangan
Catalytic Converter yang dipasang pada system saluran pembuangan emisi gas.
Penelitian terdahulu menjelaskan bahwa katalis berbahan tembaga dapat digunakan
untuk mereduksi emisi gas buang Carbon Monoksida (CO) untuk berbagai variasi
putaran mesin dan variasi jumlah sel katalis. Oleh sebab itu pada penelitian ini
bertujuan untuk mengetahui penggunaan logam lain selain tembaga sebagai katalis.
Didasarkan pada kenyataan diatas maka dilakukan penelitian skala Laboratorium
dengan Judul : “Catalytic Converter Berbahan Kuningan Berbentuk Jaring
laba-laba Untuk Mengurangi Emisi Gas Buang“ yang dirancang dan didesain
sedemikian rupa tanpa meninggalkan aspek sederhana, efisien dan murah.
1.2 Rumusan Masalah
1. Membuat model rancangan sebuah Catalytic Converter dengan bentuk
jaring laba-laba berbahan Kuningan.
2. Mampukah dengan menggunakan Catalytic Converter akan menetralisir
emisi gas buang Hidrocarbon dan Carbon Monoksida.
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini memiliki tujuan sebagai berikut :
1. Merancang Catalytic Converter jenis jaring laba – laba
2. Menetralisir gas hidrokarbon ( HC ), Karbon Monoksida ( CO ) dengan
menggunakan Catalytic Converter pada saluran gas buang.
5
1.4 Batasan masalah
Dari beberapa permasalahan diatas, maka penulis mempunyai beberapa
masalah untuk memudahakan pembahasan dalam menerangkan penelitian ini
adalah :
1. Material katalis menggunakan Kuningan .
2. Gas buang yang diukur CO dan HC.
3. Bahan bakar kendaraan yang digunakan adalah pretamax
4. Pengukuran emisi gas buang yang dilakukan pada jenis motor bensin 4
langkah, 1 silinder, dengan system karburator, engine stand dengan type
Yamaha 110 cc, tahun 2009.
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini dilakukan untuk memberikan gambaran terhadap
masyarakat dalam usaha mencari solusi alternatif dalam pengurangan tingkat
polusi udara. Disamping itu manfaat yang ingin dicapai yaitu :
1. Memberikan informasi sejauh mana pengaruh knalpot standart dengan
knalpot Catalytic Converter berbahan Kuningan.
2. Sebagai informasi bahan alternatif untuk Catalytic Converter yang lebih
murah dan mudah didapat.
3. Dapat digunakan sebagai perbandingan knalpot yang tidak terdapat katalis
dengan knalpot berkatalis.
6
1.6 Metode Penelitian
Metode penelitian dimulai dari pembuatan rancangan katalis, setelah
katalis jadi dilakukan pengukuran emisi gas buang melewati saluran
modifikasi ( memakai katalis ), kemudian didapatkan hasil perbandingan emisi
gas buang yang memakai katalis ( sebelum aliran gas buang melewati katalis )
dan yang memakai katalis.