PENGUNAAN ZEOLIT AKTIVASI KIMIA (H2S04 DAN HCl) – FISIK PADA BERAGAM NORMALITAS DALAM MENINGKATKAN PRESTASI MESIN DAN MENURUNKAN EMISI GAS BUANG SEPEDA MOTOR BENSIN 4-LANGKAH

ABSTRAK

PENGUNAAN ZEOLIT AKTIVASI KIMIA (H2S04 DAN HCl) – FISIK PADA BERAGAM NORMALITAS DALAM MENINGKATKAN PRESTASI MESIN DAN MENURUNKAN EMISI GAS BUANG SEPEDA

MOTOR BENSIN 4-LANGKAH

Oleh

LEONARD SINAMBELA

Peningkatan konsumsi bahan bakar pada saat ini disebabkan oleh pertumbuhan kendaraan bermotor yang meningkat. Usaha untuk menggunakan kendaraan tanpa menggunakan bahan bakar minyak belum banyak. Maka diperlukan usaha untuk menghemat bahan bakar tersebut. Salah satu cara yang dapat dilakukan yaitu dengan penggunaan zeolit alam. Penggunaan zeolit dilakukan karena fungsi zeolit yang sangat baik sebagai adsorben. Fungsi zeolit sebagai adsorben dapat ditingkatkan dengan cara aktivasi kimia - fisik. Aktivasi kimia berfungsi untuk meningkatkan selektifitas permukaan zeolit tersebut.

Aktivasi kimia dilakukan dengan memvariasikan normalitas yang digunakan. Untuk mendapatkan nornalitas, massa aktivator larutan dihitung terlebih dahulu, kemudian ditambahakan air. Zeolit dicampur ke larutan aktivator dengan perbandingan 1 : 7 dimana 1 1kg zeolit dicampurkan dengan 7000 ml larutan aktivator. Perendaman dilakukan selama 1 jam kemudian diaduk selama 45 menit. Setelah itu air larutan dibuang. Zeolit yang sudah teraktivasi kimia kemudian dicuci dengan air mineral hingga pH 7. Sesudah itu, zeolit diaktivasi fisik dalam oven pada suhu 200 0C selama 2 jam. Setelah itu, zeolit ditumbuk sehingga diperoleh ukuran 100 mesh dan dibentuk menjadi pelet dengan diameter 10 mm dan tebal 3 mm. Zeolit pellet yang sudah dicetak dimasukkan dan disusun rapi pada frame kerangka dengan variasi massa 40, 50 dan 60 gram pada setiap

normalitasnya. Frame kemudian diletakkan di casing filter udara sepeda motor. Pengujian dilakukan dengan cara pengujian stasioner, berjalan dengan jarak 5 km, pengujian akselerasi dan pengujian emisi gas buang. Untuk emisi gas buang dilakukan dengan menggunakan alat gas analyzer. Adapun normalitas yang digunakan adalah 0,1 N, 0,2 N, 0,3 N dan 0,5 N serta dipadukan dengan variasi massa 40, 50 dan 60 gram pada setiap normalitasnya.

Setelah dilakukan percobaan, didapat hasil bahwa penggunaan zeolit aktivasi asam HCl dan H2SO4 dapat meningkatkan prestasi mesin kendaraan tersebut,

pengurangan terhadap konsumsi bahan bakar dan emisi gas buang buang kendaraan. Zeolit massa 50 gram memberikan hasil yang lebih baik daripada 40 dan 60 gram. Untuk normalitasnya, 0,3 N memberikan hasil lebih baik dibanding zeolit normalitas 0,1 N, 0,2 N dan 0,5 N. pada pengunaan aktivator asam HCl hasil pengujian konsumsi bahan bakar pada pengujian berjalan jarak 5 km diperoleh sebesar 117,66 ml (22,41%) dan pengujian stasioner pada putaran 2500 rpm sebesar 18,67 ml (28,20 %), terjadi pada penggunaan normalitas 0,3 N massa 50 gram. Sementara itu, pada aktivator asam H2SO4 diperoleh sebesar 18,67 ml

(28,20 %) pada penggunan normalitas 0,3 N massa 50 gram, dan pengujian berjalan jarak 5 km sebesar 111 ml (26,81 %) terjadi pada penggunaan normalitas 0,2 N dengan massa 50 gram. Penurunan emisi gas buang pada aktivator HCl untuk kandungan gas CO diperoleh sebesar 0,36 % (72,20 %), kandungan gas HC sebesar 82 ppm (64,73 %) dan kandungan gas CO2 sebesar 4,3 % (10,41 %),

sedangkan pada aktivator H2SO4 untuk kandungan gas CO diperoleh sebesar 0,46

% (64,47 %), kandungan gas HC sebesar 76 ppm (67,31 %) dan kandungan gas CO2 sebesar 4,5 % (6,25 %).

Kata kunci : zeolit aktivasi HCl dan H2SO4, normalitas aktivator, dan emisi gas

ABSTRACT

USE OF ZEOLITE OF CHEMICAL (H2SO4 and HCl) – PHYSICAL ACTIVATION AT VARIOUS NORMALITY IN IMPROVING ENGINE

PERFORMANCE AND REDUCE EXHAUST EMISSION OF A 4 – STROKE PETROL MOTORCYCLE

By

LEONARD SINAMBELA

Increase of fuel consumption at present, is caused by the growth of motor vehicles increase. An effort to use the vehicle without using fuel has not been greatly done. So, it is required efforts to save fuel, such as use of zeolite as adsorben. The performance of zeolite as adsorben can be enchanced by activating zeolite using chemical – physical activation.

Chemical activation was done at various normality. Activator mass was first calculated in order to find required normality. The activator was then added with water. Zeolite was blended into water activator solution with ratio 1 : 7, in which 1 kg zeolite was aged in 7000 ml activator solution. The aging of zeolite was done for 1 hour, after that it was stirred for 45 minutes. The solution was then separated from activated zeolite. Chemical activated zeolite was then washed with water to neutralize until pH 7. After this, the zeolite was physical activated in an oven at 200 0C for 2 hours. After that, zeolites are pilled to obtain the size of 100 mesh and formed into pellets with a diameter of 10 mm and a thickness of 3 mm. Variation of mass used was 40, 50 and 60 gram at each normality. The frame was then placed in a motorcycle air filter casing. Tests done were a stationary, road test for distance of 5 km, acceleration tests and tests of exhaust emissions.

After the experiments, the use of acid HCl and H2SO4 can improve the

performance of the motorcycle, the reduction of fuel consumption and exhaust gas emissions. Varition mass of 50 gram gave better than variation of 40 and 60 gram. For normality, 0.3 N gave better than the normality of 0.1 N, 0.2 N and 0.5 N. The best fuel reduction was occurred by using HCl activator as big as 117.66 ml (22.41 %) at road test 5 km and 18.67 ml (28.20 %) at stationary test of 2500 rpm, using normality 0.3 N and 50 gram zeolite. Meanwhile, by using H2SO4 activator,

the best result occurred also at 0.3 N and mass 50 gram zeolite for stationary test at 2500 rpm. It was 18,67 ml (28.20 %) and as big as 111 ml (26.81 %) at road test 5 km. it was occurred at normality 0.2 N and mass 50 gram zeolie. Exhaust gas emission reductions using HCl activator was as big as obtained 0.36 % ( 72.20 %) for CO, HC of 82 ppm (64.73%) and CO2 of 4.3% (10.41% ), whereas for H2SO4 were 0.46% (64.47%) for CO, HC 76 ppm (67.31%) and CO2 4.5% (6.25%) .

Keywords: zeolite activation of HCl and H2SO4, activator normalities and exhaust

PENGUNAAN ZEOLIT AKTIVASI KIMIA (H2S04 DAN HCl) – FISIK PADA BERAGAM NORMALITAS DALAM MENINGKATKAN PRESTASI MESIN DAN MENURUNKAN EMISI GAS BUANG SEPEDA

MOTOR BENSIN 4-LANGKAH

oleh

Leonard Sinambela

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG 2014

l\ama Mahasisrua

Nomor Pokok Mahasiswa Jurusan

ITOBFIALITtrS DAUTH IIDNINGI{ATI{AITI

PAESTASII FIESIN DAN FIETTTIRUNI{AN

DIIII$I GA$ BIJAI{G SDPEDA ITIOTOR

BENSIN

4-UINGIfiII

Fakultas

Ir.

Ilerry ilIardono, lil'Sc'

NrP 19660822199bL2 1 001

ft5nardStnffnbedr

071"5021066

Teknik lvlesin : Teknik

FIDIYIETUJUI

1. Komisi Pembimbing

,

A.

Yudi

Eka

Bisano, $.T.,

M.Eng. NrP 19760715 2008L2

|

OOz 2. Ketua Jurusan Teknik Mesin

Ilarmen

lll,

$.T.,

!I.T.

1. Tim Pengqii

Ketua

Sekretaris

UENAESAIIITAN

:

Ir. IIerry lilIardono-

FI.$c'

: A.

Yudt

Dka

Blsano, $.T..

*.UH

.

Anggota :

II.

D5nan

$u*lla,

S.T., lt[.Eng.

$uharno,

XI.S0., Ph.D.

-:-:

61p 11962oz17 198705

t

OCIZ 77

SKRIPSI

INI

DIBUAT SENDIRI OLEH PENULIS

DAN

BT]KAN HASIL

PLAGIAT SEBAGAIMANA DIATUR

DALAM

PASAL

27

PERATURA}I

AKADEL/IIK UNI/ERSITAS LAMPLNG DENGAN SURAT KEPUTUS$I

REKTOR N o.3187 lH26lDT/20 1 0.

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Porsea pada tanggal 2 Februari 1990, sebagai anak ketika dari tiga bersaudara, dari pasangan Pikul Sinambela dan Hodlan Siregar.

Pendidikan di Sekolah Dasar Negeri 173631 Porsea, Toba Samosir diselesaikan pada tahun 2001, sekolah lanjutan tingkat pertama Budhi Dharma Balige diselesaikan pada tahun 2004, sekolah menengah atas Bintang Timur 1 Balige pada tahun 2007 penulis terdaftar sebagai mahasiswa Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasisa Baru (SPMB).

Selama kuliah penulis aktif di Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin (Himatem) Universitas Lampung di bidang Penelitian dan Pengembangan serta menjadi asisten laboratorium Motor Bakar di Universitas Lampung. Selain itu, penulis juga pernah menjadi anggota Forum Komunikasi Mahasiswa Keristen Fakultas Teknik (FKMK-FT).

Penulis melakukan Kerja Praktik di PT. Perkebunan Nusantara Vii Unit Usaha Pewa Natar, Lampung Selatan pada bulan November sampai desember 2012 dengan judul Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar Teoritis Dan Efisiensi Burner Pada Unit Dryer

Penulis mengambil konsentrasi mata kuliah pilihan pada bidang judul “Pengunaan Zeolit Aktivasi Kimia (H2S04 Dan HCl) – Fisik Pada Beragam Normalitas Dalam Meningkatkan Prestasi Mesin Dan Menurunkan Emisi Gas Buang Sepeda Motor Bensin 4-Langkah” dibawah bimbingan Ir. Herry Wardono, M.Sc. dan A. Yudi Eka Risano, S.T., M. Eng.

Dengan Kerendahan hati

Dan

Segala usaha untuk mencapai impian

Ku persembahankan karaya kecilku ini untuk

Ayahanda dan Ibunda

Atas segala doa, cinta dan kasih sayang yang tak kan

terbalaskan

Kakakku dan adik-adikku

Pemberi semangat dan nasehat

Keluarga Besar Penulis

Teman-teman seperjuangan penulis

Mesin 07

Motto

Jika kita mencintai apa yang kita

kerjakan akan mendapatkan hasil

yang baik dan dalam waktu apapun

SANWACANA

Segala Puji dan Syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat yang diberikan dan curahan kasih karunia yang tak terbatas yang selalu menyertai sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan.

Tugas akhir yang berjudul “Pengunaan Zeolit Aktivasi Kimia (H2S04 Dan Hcl) – Fisik Pada Beragam Normalitas Dalam Meningkatkan Prestasi Mesin Dan Menurunkan Emisi Gas Buang Sepeda Motor Bensin 4-Langkah”.

Penyelesaian tugas akhir dan laporan ini juga tidak terlepas dari bantuan banyak pihak yang sangat membantu penulis, baik secara materi maupun moril dan juga masukan saran serta bimbingan dari banyak pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung.

2. Bapak Harmen Burhanuddin, S.T., M.T selaku ketua jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung.

3. Bapak Ir. Herry Wardono, M.Sc. selaku pembimbing utama yang telah membimbing dan memberikan pengarahan selama penulis melaksanakan pengujian dan menyelesaikan Tugas akhir ini.

4. Bapak A. Yudi Eka Risano, S.T., M.Eng. selaku pembimbing pendamping yang telah membimbing dan memberikan masukan selama penulis menyelesaikan Tugas akhir ini.

5. Bapak M. Dyan Susila E. S., S.T., M.Eng. selaku dosen Pembahas yang telah banyak sekali memberikan masukan dalam penulisan laporan tugas akhir ini. 6. Seluruh staf pengajar jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan ilmunya

kepada penulis dan staf administrasi jurusan Teknik Mesin yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan studi di jurusan Teknik Mesin.

7. Ayah-ku yang telah memberikan bimbingan moril maupun spiritual dan juga atas nasehat dan do‟anya.

8. Kakak Martha dan kedua adikku sijogal Evi dan Shanny yang selalu memberikan saya nasehat supaya cepat lulus.

9. Punguan pemuda Sirajaoloan Bandar Lampung yang telah memberikan motivasinya.

10.Rekan-rekan Teknik Mesin ‟07 yang tidak sebutkan satu-persatu, terima kasih untuk semua rasa persaudaraan kalian dan juga untuk semua kenangan selama saya tinggal di Lampung.

11.Ito Chatty, Ria dan Chatty serta lae Bahar Marpaung yang selalu memberi saya nasehati.

12.Apara Jhon yang telah memberikan dukungan dan menghibur saya di setiap waktu.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, masih banyak terdapat kekurangan dan kesalahan. Secara pribadi penulis mohon maaf sebesar-besarnya atas kekurangan tersebut, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik

dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak. Besar harapan penulis agar laporan tugas akhir ini dapat berguna bagi penulis serta semua pembacanya.

Bandar Lampung, 31 Juli 2014

Penulis,

Halaman

DAFTAR ISI ... i

DAFTAR TABEL ... iii

DAFTAR GAMBAR ... iv

DAFTAR SIMBOL ... viii

I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1

B. Tujuan Penelitian ... 5

C. Batasan Masalah ... 6

D. Sistematika Penulisan ... 7

II. TINJAUAN PUSTAKA A. zeolit ... 9

B. Sifat-Sifat Zeolit ... 12

C. Aktivasi zeolit ... 15

D. Larutan ... 17

E. Motor Bakar ... 20

F. Parameter Prestasi Mesin ... 23

G. Pembakaran ... 24

H. Saringan Udara ... 27

III. METODE PENELITIAN A. Alat dan Bahan ... 29

1. Motor Bensin 4-Langkah 110 cc ... 29

2. Alat Yang Digunakan ... 30

3. Bahan Utama ... 34

B. Persiapan Alat dan Bahan ... 36

1. Penimbangan Bahan ... 36

ii

C. Prosedur Pengujian ... 41

1. Pengujian konsumsi bahan bakar jarak 5 km ... 41

2. Pengujian Akselerasi 0 – 70 km/jam ... 42

3. Pengujian Akselerasi 40 – 70 km/jam ... 43

4. Pengujian Stasioner ... 44

5. Pengujian Emisi Ga Buang ... 46

D. Lokasi Penelitian ... 50

E. Diagram Alir Penelitian ... 50

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil ... 52

B. Pembahasan ... 63

1. Pengujian Stasioner ... 63

2. Pengujian Berjalan Jarak 5 km ... 71

3. Pengujian Akselerasi ... 74

4. Pemgujian Emisi Gas Buang ... 79

V. SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan ... 97

B. Saran... 98

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A

Tabel Halaman

1. Perhitungan komposisi aktivasi konsentrasi ... 36

2. Pengujian konsumsi bahan jarak 5 km ... 42

3. Pengujian akselerasi 0 – 70 km/jam ... 43

4. Pengujian akselerasi 40 – 70 km/jam ... 44

5. Konsumsi bahan bakar pengujian stasioner ... 45

6. Pengujian emisi gas buang ... 48

7. Data pengujian stasione aktivator H2SO4 ... 53

8. Data pengujian stasione aktivator HCl ... 54

9. Data pengujian berjalan jarak 5 km H2SO4 ... 56

10.Data pengujian berjalan jarak 5 km HCl ... 56

11.Data pengujian akeselerasi H2SO4 ... 57

12.Data pengujian akeselerasi HCl ... 58

13.Pengujian emisi gas buang H2SO4 ... 59

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Zeolit ... 11

2. Struktur ruang bangun zeolit klipnoptolit ... 12

3. Ikatan molekul zeolit ... 14

4. Siklus motor bakar bensin 4-langkah ... 21

5. Diagram P-v siklus ideal motor bakar ... 21

6. Filter udara sepeda motor revo ... 28

7. Sepeda motor Honda absolute revo ... 30

8. Mixer ... 30

9. Timbangan digital ... 30

10.Gelas ukur 500 ml ... 31

11.Ampia ... 31

12.Cetakan zeolit diameter 10 mm ... 32

13.Oven ... 32

14.Gelas ukur 50 ml ... 32

15.Tabung bensin pengujian ... 33

16.Tachometer ... 33

17.Kemasan zeolit ... 34

18.Zeolit ukuran P4 ... 34

19.Aquades dalam kemasan ... 35

20.Gallon merek grand ... 35

21.Container tempat pengadukan ... 37

22.Tumbukan zeolit ... 38

23.Zeolit hasil cetakan ampia ... 38

24.Zeolit yang sudah dicetak bentuk pellet diameter 10 mm ... 39

26.Zeolit dalam kemasan ... 40

27.Alat uji emisi ... 47

28.Pengujian emisi di bengkel ... 48

29.Diagram alir pengujian ... 50

30.Pengaruh Aktivator H2SO4 massa 40 gram dengan Variasi Normalitas dan Putaran Mesin pada pengujian stasioner ... 64

31.Pengaruh Aktivator H2SO4 massa 50 gram dengan Variasi Normalitas dan Putaran Mesin pada pengujian stasioner ... 65

32.Pengaruh Aktivator H2SO4 massa 60 gram dengan Variasi Normalitas dan Putaran Mesin pada pengujian stasioner ... 66

33.Pengaruh Aktivator HCl massa 40 gram dengan Variasi Normalitas dan Putaran Mesin pada pengujian stasioner ... 68

34.Pengaruh Aktivator HCl massa 50 gram dengan Variasi Normalitas dan Putaran Mesin pada pengujian stasioner ... 69

35.Pengaruh Aktivator HCl massa 60 gram dengan Variasi Normalitas dan Putaran Mesin pada pengujian stasioner ... 70

36.Pengaruh aktivator H2SO4 dengan variasi massa dan normalitas terhadap konsumsi bahan bakar pada pengujian berjalan dengan jarak 5 km ... 71

37.Pengaruh aktivator HCl dengan variasi massa dan normalitas terhadap konsumsi bahan bakar pada pengujian berjalan dengan jarak 5 km ... 73

38. Pengaruh pengunaan aktivator H2SO4 pada pengujian akselerasi 0 – 70 km/jam ... 75

39.Pengaruh pengunaan aktivator HCl pada pengujian akselerasi 0 – 70 km/jam ... 76

40.Pengaruh pengunaan aktivator H2SO4 pada pengujian akselerasi 40– 70 km/jam ... 77

41.Pengaruh pengunaan aktivator HCl pada pengujian akselerasi 0 – 70 km/jam ... 78

42.Pengaruh Aktivator H2SO4 massa 40 gram dengan Variasi Normalitas dan Putaran Mesin terhadap kandungan emisi gas buang karbonmonoksida (CO) ... 80

vi

43.Pengaruh Aktivator H2SO4 massa 50 gram dengan Variasi Normalitas dan

Putaran Mesin terhadap kandungan emisi gas buang karbonmonoksida

(CO) ... 81 44.Pengaruh Aktivator H2SO4 massa 60 gram dengan Variasi Normalitas dan

Putaran Mesin terhadap kandungan emisi gas buang karbonmonoksida

(CO) ... 82 45.Pengaruh aktivator H2SO4 variasi massa 40 gram pada emisi gas

buang HC ... 83 46.Pengaruh aktivator H2SO4 variasi massa 50 gram pada emisi gas

buang HC ... 83 47.Pengaruh aktivator H2SO4 variasi massa 60 gram pada emisi gas

buang HC ... 84 48.Pengaruh aktivator H2SO4 variasi massa 40 gram pada emisi gas buang

CO2 ... 85

49.Pengaruh aktivator H2SO4 variasi massa 50 gram pada emisi gas buang

CO2 ... 86

50.Pengaruh aktivator H2SO4 variasi massa 60 gram pada emisi gas buang

CO2 ... 87

51.Pengaruh Aktivator HCl massa 40 gram dengan Variasi Normalitas dan Putaran Mesin terhadap kandungan emisi gas buang karbonmonoksida

(CO) ... 88 52.Pengaruh Aktivator HCl massa 50 gram dengan Variasi Normalitas dan

Putaran Mesin terhadap kandungan emisi gas buang karbonmonoksida

(CO) ... 89 53.Pengaruh Aktivator HCl massa 60 gram dengan Variasi Normalitas dan

Putaran Mesin terhadap kandungan emisi gas buang karbonmonoksida

(CO) ... 90 54.Pengaruh aktivator HCl variasi massa 40 gram pada emisi gas

buang HC ... 91 55.Pengaruh aktivator HCl variasi massa 50 gram pada emisi gas

56.Pengaruh aktivator HCl variasi massa 60 gram pada emisi gas

buang HC ... 93 57.Pengaruh aktivator HCl variasi massa 40 gram pada emisi gas buang

CO2 ... 94

58.Pengaruh aktivator HCl variasi massa 50 gram pada emisi gas buang

CO2 ... 95

59.Pengaruh aktivator HCl variasi massa 60 gram pada emisi gas buang

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Kebutuhan bahan bakar minyak pada saat ini, sudah menjadi kebutuhan pokok oleh warga negara Indonesia untuk menjalankan kehidupan ekonomi. Kebutuhan akan bahan bakar minyak disebabkan oleh terjadinya peningkatan penggunaan kendaraan di Indonesia. Sementara ini, bahan bakar minyak di Indonesia masih disubsidi oleh pemerintah. Untuk itu, perlu diadakannya penghematan bahan bakar minyak. Pada Januari hingga Februari 2012, terjadi lonjakan konsumsi bahan minyak (BBM) dimana konsumsi bahan bakar dipatok 40 juta kiloliter dan setelah dilakukan perhitungan akan kebutuhan konsumsi mencapai 47,8 juta kiloliter atau terjadi lonjakan (Tempo, 2012).

Kebutuhan masyarakat akan bahan bakar minyak semakin meningkat dari tahun ke tahun. Seiring dengan meningkatnya kebutuhan, maka cadangan minyak bumi pada saat ini tentu akan semakin berkurang. Pengembangan sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui menjadi salah satu pilihan yang tepat untuk saat ini. Selain itu, upaya penghematan bahan bakar juga terus dilakukan untuk mencari sumber energi alternatif, salah satunya adalah pemanfaatan zeolit alam. Ketersediaan akan mineral zeolit pada saat ini di alam sangat banyak. Provinisi Lampung mempunyai cadangan zeolit yang sangat

banyak dan terdapat dibeberapa daerah. Ketersedian zeolit pada Kecamatan Sidolmulyo 4.023.505 ton, Kecamatan Kota Agung 4.950.000 ton, Kecamatan Kalianda 17.600.000 ton dan Kecamatan Cukuh Balak 4.600.000 ton (Bkpm, 2012).

Proses pembakaran merupakan salah satu proses yang terpenting dalam kendaraan. Komponen utama dalam pembakaran adalah udara, panas dan bahan bakar. Udara lingkungan yang dihisap masuk untuk proses pembakaran terdiri atas bermacam-macam gas, seperti nitrogen, oksigen, uap air, karbon monoksida, karbon dioksida, dan gas-gas lain. Sementara gas yang dibutuhkan pada proses pembakaran adalah oksigen untuk membakar bahan bakar yang mengandung molekul karbon dan hidrogen (Wardono, 2004). Udara merupakan campuran gas yang terdapat pada permukaan bumi. Udara mengandung 78 % nitrogen, 21% oksigen dan 1 % adalah uap air, karbondioksida dan gas lainnya (Wikipedia, 2012). Pada proses pembakaran, oksigen merupakan oxidizier utama pada proses pembakaran untuk menghasilkan pembakaran yang sempurna. Oleh karena itu, perlu dilakukannnya penyaringan filter udara pada kendaraan untuk menyaring nitrogen, uap air dan gas-gas lain agar mendapatkan oksigen sebagi oxidizier utama pembakaran.

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Tobing M. HL.(2004), penggunaan zeolit alam murni (zeolit tidak diaktivasi) pada motor diesel 4-Langkah dapat meningkatkan daya engkol sebesar 0,123 kW (6,366 %) dan menurunkan pemakaian bahan bakar spesifik sebesar 0,008 kg/kWh (5,633 %).

3

Daya adsorb dari zeolit yang digunakan oleh Tobing M. HL belum maksimum karena zeolit yang digunakan masih alami (belum teraktivasi) dimana dalam pori-pori zeolit masih terdapat H2O, dan partikel-partikel pengotor yang

mempersempit pori-pori dari zeolit dan menghambat proses penyaringan oksigen.

Pada penelitiaan Mahdi (2006), kemampuan zeolit aktivasi fisik dalam meningkatkan kinerja motor diesel telah dibuktikan melalui penelitian ini. Hasil pengujian menunjukkan bahwa peningkatan temperatur aktivasi memberikan peningkatan kinerja motor diesel ini. Peningkatan daya engkol terbaik diperoleh sebesar 0,215 kW (12,088 %) pada penggunaan zeolit diameter 1,4 mm, berat 200 gram, temperatur aktivasi 325 °C, waktu pemanasan 2 jam dan putaran 2000 rpm. Penurunan konsumsi bahan bakar spesifik terbaik terjadi dengan menggunakan zeolit diameter 0,7 mm, berat 200 gram, temperatur aktivasi 325 °C, waktu pemanasan 2 jam dan putaran 1100 rpm yaitu sebesar 0,0123 kg/kWh (9,729 %).

Penelitian Doran (2008) penggunaan zeolit pellet perekat yang diaktivasi fisik terhadap prestasi mesin diesel 4 langkah. Kemampuan zeolit pellet aktivasi fisik dalam meningkatkan kinerja motor diesel juga dibuktikan melalui penelitian ini. Peningkatan daya engkol terbaik diperoleh sebesar 0,172 kW (11,389 %) pada penggunaan zeolit pellet berat 150 gram, temperatur aktivasi 225 °C, waktu pemanasan 2 jam dan putaran 2000 rpm. Penurunan konsumsi bahan bakar spesifik terbaik terjadi dengan menggunakan zeolit pellet berat

150 gram, temperatur aktivasi 225 °C, waktu pemanasan 2 jam pada putaran 3500 rpm yaitu sebesar 0,028 kg/kWh (14,516 %).

Pada penelitian Susandi (2008), pemanfaatan zeolit alam Lampung dengan aktivasi kimia H2SO4 – fisik sebagai adsorben udara dapat meningkatkan

prestasi motor bensin 4-langkah 1500 cc. Penghematan konsumsi bahan bakar terbaik uji berjalan dengan menggunakan zeolit diameter 2,0 mm pada jarak 2,5 km sebesar 40ml (15,79 %) untuk jarak 2,5 km sebesar 46,66 ml (10,07 %). Pengujian stasioner terbaik pada putaran 3000 rpm sebesar 41,67 ml (7,55 %). Pengujian akselerasi 0-100 km/jam sebesar 3,05 detik (8,2 %) dan akselarasi 70-100 km/jam sebesar 2,01 detik (10,85 %)

Pada penelitian Pandapotan (2012), kemampuan zeolit yang diaktivasi fisik dengan menggunakan larutan H2SO4 dan HCl. Hasil pengujian menunjukkan

penggunaan zeolit pelet teraktivasi H2SO4 0,3N pada putaran 2500 rpm dapat

meningkatkan daya engkol sebesar 1,234 kW (0,120 %) dan menurunkan konsumsi bahan bakar spesifik sebesar 0,191 kg/kWh (7,414 %). Sedangkan pada penggunaan zeolit pelet teraktivasi HCl 0,3N pada putaran 2000 rpm dapat meningkatkan daya engkol sebesar 0,951 kW (2,988 %) dan menurunkan konsumsi bahan bakar spesifik sebesar 0,189 kg/kWh (8,161 %).

Dengan berdasarkan beberapa penelitian yang telah dilakukan, penulis ingin melakukan penelitian zeolit dengan aktivasi asam H2SO4 dan HCl dengan

normalitas 0,1N ; 0,2N dan 0,3N. Penelitian Susandi (2008) menggunakan aktivasi kimia (H2SO4) – fisik dan pengujian menggunakan mobil yaitu motor

5

(2012) menggunakan aktivasi kimia (H2SO4 dan HCl) – fisik dan pengujian

menggunakan motor diesel 4-langkah dengan normalitas 0,1N ; 0,2 N; 0,3N dan 0,5 N. Pengujian untuk sepeda motor bensin 4-langkah belum pernah dilakukan dengan aktivasi kimia (H2SO4 dan HCl) – fisik dengan variasi

normalitas. Oleh karena itu, penulis ingin melakukan pengujian pada sepeda motor bensin 4-langkah 100 cc, juga pengujian zeolit dengan aktivasi kimia-fisik asam klorida (HCl) belum pernah dilakukan. Dengan adanya aktivasi aktivasi kimia-fisik asam klorida (HCl), peneliti akan membandingkan hasilnya dengan aktivasi kimia-fisik asam sulfat (H2SO4). Pembatasan

normalitas pengujian 0,1N ; 0,2 N; 0,3N untuk menjaga struktur kerangka zeolit yang akan dipasang di saringan udara. Jika semakin besar normalitas yang digunakan akan merusak struktur kerangka zeolit dan akan menggau proses pembakaran. Pembatasan normalitas dilakukan untuk membandingkan hasil pengujian yang dilakukan Pandapotan (2012) pada motor diesel 4-langkah dengan hasil pengujian sepeda motor bensin 4-4-langkah yang akan dilakukan. Penggunaan variasi massa 40, 50 dan 60 gram dipilih karena penyesuain massa yang digunakan pada kerangka filter buatan. Timbangan massa yang diperoleh memenuhi kerangka filter adalah 60 gram, kemudian massa 60 gram dikurangi 10 gram kemudian untuk mendapatkan variasi massa zeolit (50 dan 40 gram) yang digunakan pada kerangka filter. Pada pengujian stasioner, penggunaan variasi putaran mesin 1500, 2500 dan 4000 rpm karena putaran mesin ideal untuk terendah yaitu 1500 dan 4000 rpm sedangkan penggunaan 2500 rpm untuk membandingkan antara putaran mesin

menengahnya. Penulis ingin membandingkan hasil pengujian prestasi mesin dan juga uji emisi gas buang.

B. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penggunaan aktivator H2SO4 dan HCl serta membandingkan penggunaan aktivatornya pada

aktivasi asam-fisik zeolit clinoptilolite terhadap emisi gas buang dan prestasi motor bensin 4-langkah yang berdasarkan :

1. Variasi jenis aktivator asam H2SO4 dan HCl.

2. Variasi normalitas aktivator asam 0,1 N ; 0,2 N ; 0,3 N dan 0,5 N. 3. Variasi massa zeolit pellet 40, 50 dan 60 gram.

4. Variasi putaran mesin 1500, 2500 dan 4000 rpm.

C. Batasan Masalah

Adapun batasan masalah yang diberikan pada penelitian ini adalah :

1. Mesin yang digunakan adalah motor bensin 4-langkah (110 cc), kondisi standar pabrik, dan dilakukan tune up atau servis ringan rutin sebelum dilakukan pengujian.

2. Jenis zeolit yang digunakan adalah zeolit clipnoptilolite yang berasal dari Kecamatan sidomulyo, Lampung Selatan setelah diaktivasi kimia akan ditumbuk dan disaring dengan ayakan ukuran 100 mesh dibuat tablet menggunakan ampia dengan ketebalan 3 mm dan cetakan ukuran diameter 10 mm.

7

3. Pengaruh penggunaan larutan asam (H2SO4 dan HCl) dan normalitas larutan

pada aktivasi kimia-fisik terhadap emisi gas buang dan prestasi mesin 4. Perekat yang digunakan adalah tepung tapioka dicanpur dengan aquades

dimana komposisi yang digunakan 74% zeolit, 6% tepung tapioka dan 20% aquades.

D. Sistematika Penulisan

Adapaun sistematika penulisan dari penelitian adalah : BAB I PENDAHULUAN

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

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Berisi tentang zeolit, sifat-sifat zeolit, aktivasi zeolit, larutan, motor bakar, proses pembakaran, saringan udara.

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.

BAB V SIMPULAN DAN SARAN

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

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Zeolit

Sejak awal tahun 1940-an, ilmuwan Union Carbide telah memulai penelitiannya untuk mensintesis zeolit dan mereka berhasil mensintesis zeolit A dan X murni pada tahun 1950. Penemuan zeolit di dunia dimulai dengan ditemukannya Stilbit pada tahun 1756 oleh seorang ilmuwan bernama A. F. Constedt. Constedt menggambarkan kekhasan mineral ini ketika berada dalam pemanasan terlihat seperti mendidih karena molekulnya kehilangan air dengan sangat cepat.

Sesuai dengan sifatnya tersebut maka mineral ini diberi nama zeolit yang berasal dari dua kata Yunani, zeo artinya mendidih dan lithos artinya batuan. Diberi nama zeolit karena sifatnya yaitu mendidih dan mengeluarkan uap jika dipanaskan . Pada tahun 1784, Barthelemy Faujas de Saint seorang profesor geologi Perancis menemukan sebuah formulasi yang cantik hasil penelitiannya tentang zeolit yang dipublikasikan dalam bukunya “Mineralogie des Volcans”. Akhirnya berkat jasanya, pada tahun 1842 zeolit baru tersebut dinamai Faujasit (Blogspot, 2012).

Struktur zeolit dapat digambarkan seperti sarang lebah dengan saluran-saluran dan rongga-rongga yang dihasilkan oleh sambungan-sambungan kaku tetrahedral. Struktur kristal dari mineral zeolit termasuk anggota kelas aluminosilikat. Dengan demikian, zeolit merupakan mineral yang terdiri dari kristal aluminosilikat terhidrasi yang mengandung kation alkali atau alkali tanah dalam kerangka tiga dimensi. Ion-ion logam tersebut dapat diganti oleh kation lain tanpa merusak struktur zeolit dan dapat menyerap air secara reversible. (Ismaryata. 1999 dalam Andrianus, 2012). Zeolit mempunyai struktur berongga dan biasanya rongga ini diisi oleh air dan kation yang dapat dipertukarkan dan memiliki ukuran pori yang tertentu. Oleh karena itu zeolit dapat dimanfaatkan sebagai penyaring molekular, penukar ion, penyerap bahan dan katalisator (Ribeiro, 1984 dalam Tobing, 2004). Umumnya zeolit tersusun oleh satuan unit pembangun primer yang merupakan satuan unit terkecil tetrahedral SiO4 dan AlO4. Dalam struktur zeolit, atom Si dan O tidak memiliki muatan,sedangkan atom Al bermuatan negatif sehingga struktur rantai aluminosilika tersebut akan dinetralkan oleh kation (contoh Na+, Ca+, dan K+). Klasifikasi zeolit yang merupakan senyawa aluminosilikat [AlO4]- dan [SiO4]- saling berhubungan pada sudut-sudut tetrahedralnya membentuk Al, Si framework 3D yang berpori. Muatan pada framework dinetralkan dengan mengikat kation-kation monovalen atau divalen di dalam porinya.

11

Gambar 1. Zeolit

Pada Provinsi Lampung, Mineral zeolit yang paling umum ditemui adalah klinoptilolit, yang mempunyai komposisi kimia (Na3K3)(Al6Si30O72).24H2O.

Ion Na+ dan K+ merupakan kation yang dapat dipertukarkan, sedangkan atom Al dan Si merupakan struktur kation dan oksigen yang akan membentuk struktur tetrahedron pada zeolit. Karakterisasi dengan difraksi sinar-X menunjukkan bahwa jenis zeolit sidomulyo (Lampung) adalah klinoptilolit dengan komposisi kimia adalah 76,95 % SiO2, 8,9 % Al2O3, 0,12% Fe2O3,

1,5 % CaO, 1,21 % MgO, 1,88 % K2O, 2,02 % Na2O (Hendri, J. 2000 dalam

Octo, 2010).

Rumus kimia zeolit secara empiris ditunjukkan sebagai berikut (Bekkum, 1991 dalam Mahdi, 2006):

Mx/n.[(AlO2)x.(SiO2)y].wH2O,

dimana notasi M adalah kation logam alkali atau alkali tanah, x, y, dan w adalah bilangan-bilangan tertentu sedangkan n adalah muatan dari ion logam. Dari rumus zeolit diatas dapat dilihat adanya tiga komponen yang merupakan bagian dari zeolit, yaitu:

 Logam Alkali (Mx/n) (Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra)  Air (wH2O)

Salah satu pemanfaatan zeolit alam ini adalah sebagai adsorben udara. Semakin tinggi konsentrasi oksigen dalam udara pembakaran, semakin tinggi mutu proses pembakaran yang terjadi, karena panas awal yang tersedia akan banyak diserap oleh bahan bakar dan oksigen.

Gambar 2. Struktur bangun ruang zeolit Klinoptilolit (batan.go.id)

B. Sifat-Sifat Zeolit

Zeolit mempunyai sifat-sifat kimia, antara lain : 1. Dehidrasi

Sifat dehidrasi zeolit berpengaruh terhadap sifat penyerapanya. Keunikan zeolit terletak pada struktur porinya yang spesifik. Pada zeolit alam di dalam pori-porinya terdapat kation atau molekul air. Bila kation-kation atau molekul air tersebut dikeluarkan dari dalam pori dengan suatu perlakuan tertentu maka zeolit akan meninggalkan pori yang kosong (Barrer, 1982 dalam Andrianus, 2012).

2. Penyerapan

Dalam keadaan normal ruang hampa dalam kristal zeolit terisi oleh molekul air yang berada di sekitar kation. Bila zeolit dipanaskan maka air tersebut akan keluar. Zeolit yang telah dipanaskan dapat berfungsi

13

sebagai penjerap gas atau cairan. Zeolit dalam proses penyerapannya, didasarkan pada 2 hal, yaitu :

a. Ukuran molekul

Berdasarkan ukuran molekul artinya apabila ukuran molekul adsorbat lebih besar dari ukuran pori zeolit maka molekul adsorbat tersebut tidak bisa melewati pori zeolit. Zeolit jenis klinoptilolit memiliki ukuran diameter pori 4 A0 sedangkan dalam udara N2 yang berbentuk

elips memiliki panjang sumbu mayor 4,1 A0 dan sumbu minor 3 A0. O2 yang juga berbentuk elips memiliki panjang sumbu mayor 3,9 A0

dan minor 2,8 A0 sehingga N2 yang berdiameter mayor akan terikat

dan tidak dapat melewati pori zeolit sedangkan N2 yang berdiameter

minor dan O2 dengan mudah melewati pori zeolit (Bekkum, 1991

dalam Andrianus, 2012). b. Selektifitas permukaan

Selektifitas permukaan artinya sifat dari molekul gas seperti gas N2

yang mempunyai 4 kutub (quadropole) lebih mudah ditangkap oleh zeolit dibandingkan gas O2 yang mempunyai 2 kutub. Kristal zeolit

yang telah didehidrasi merupakan adsorben yang selektif dan mempunyai efektifitas adsorbsi yang tinggi, yaitu dapat memisahkan molekul-molekul berdasarkan ukuran dan konfigurasi molekul, dan merupakan adsorben yang selektif terhadap molekul yang polar (Bekkum, 1991 dalam Andrianus, 2012).

(a). Berdasarkan perbedaan ukuran (b). Sifat zeolit yang selektif terhadap molekul polar molekul

Gambar 3. Analogi N2 yang terikat oleh zeolit (MSI. 2005)

3. Penukar Ion

Ion-ion pada rongga berguna untuk menjaga kenetralan zeolit. Ion-ion ini dapat bergerak bebas sehingga pertukaran ion yang terjadi tergantung dari ukuran dan muatan maupun jenis zeolitnya. Sifat sebagai penukar ion dari zeolit antara lain tergantung dari sifat kation, suhu, dan jenis anion (Poerwadi, B. Dkk., 1995 dalam Pandapotan, 2012).

4. Katalis

Zeolit sebagai katalis hanya mempengaruhi laju reaksi tanpa mempengaruhi kesetimbangan reaksi karena mampu menaikkan perbedaan lintasan molekular dari reaksi. Katalis berpori dengan pori-pori sangat kecil akan memuat molekul-molekul kecil tetapi mencegah molekul besar masuk. Selektivitas molekuler seperti ini disebut molecular sieve yang terdapat dalam substansi zeolit alam (Poerwadi, B. Dkk., 1995 dalam Pandapotan, 2012).

5. Penyaring / Pemisah

Zeolit sebagai penyaring molekul maupun pemisah didasarkan atas perbedaan bentuk, ukuran, dan polaritas molekul yang disaring. Sifat ini

15

disebabkan zeolit mempunyai ruang hampa yang cukup besar. Molekul yang berukuran lebih kecil dari ruang hampa dapat melintas sedangkan yang berukuran lebih besar dari ruang hampa akan ditahan. Beberapa penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa zeolit alam dimanfatkan sebagai adsorben limbah pencemar dari beberapa industri. Zeolit mampu menyerap berbagai macam logam, antara lain Ni, Np, Pb, U, Zn, Ba, Ca, Mg, Sr, Cd, Cu dan Hg (Kosmulski, 2001 dalan Andrianus, 2012).

Zeolit juga mempunyai kelebihan pada sifatnya, zeolit ini dapat dimodifikasi dan dapat digunakan berkali-kali. Dalam hal modifikasi, zeolit dapat juga dibuat sesuai kebutuhan baik dari segi ukuran maupun kegunaannya. Dari ukurannya zeolit dapat dibuat bentuk serbuk sampai bentuk padat lainnya sesuai keinginan dan kebutuhan sehingga cara kerja zeolit juga dapat dimodifikasi dengan cara dealuminasi, yaitu meningkatkan silika dan meningkatkan kandungan alami hydrophilic yang diingikan dari zeolit (Ribeiro F.R., Rodrigues A.E., Rollmann L.D., Naccache C. 1984 dalam Tobing M.HL. 2004)

C. Aktivasi Zeolit

Zeolit tanpa diaktivasi telah mampu meningkatkan kualitas pembakaran pada ruang bakar, namun dengan fungsi tersebut masih lebih rendah kemampuannya bila dibandingkan dengan zeolit yang sudah diaktivasi ini dikarenakan zeolit alam murni masih mempunyai kandungan unsur-unsur

pengotor yang menutupi permukaan pori-porinya, dan jenis kation penetral yang masih beragam. Sehingga untuk lebih meningkatkan kualitas dari oksigen yang dibutuhkan dalam pembakaran maka diperlukan zeolit yang lebih baik lagi. Proses aktivasi zeolit alam dikelompokkan menjadi 3 cara yaitu :

1. Aktivasi Fisik

Pengaktivasian zeolit alam secara fisik dilakukan dengan pemanasan. Proses pemanasan zeolit alam dilakukan pada suhu 200-400 0C dan waktu pemanasan dalam sistem vakum 2-3 jam, sedangkan jika di ruang terbuka sekitar 5-6 jam (Suyartono dan Husaini, 1992 dalam Pandapotan, 2012).

2. Aktivasi Kimia

Aktivasi kimia adalah pengaktivasian dengan menggunakan bahan-bahan kimia, baik berupa asam ataupun basa. Fungsi asam atau basa adalah untuk mencuci kation-kation yang mengotori permukaan zeolit. Bahan kimia yang dapat digunakan untuk proses aktivasi zeolit alam adalah larutan asam (H2SO4, HCl dan HNO3) dan larutan basa (NaOH dan

KOH) (Humam, 1996 dan Husaini, 1992). Tujuan aktivasi secara kimia adalah membersihkan permukaan pori, melarutkan oksida-oksida pengotor termasuk silika dan aluminium bebas serta mengatur kembali letak atom serta melarutkan beberapa logam alkali dan alkali tanah sehingga dapat terbentuk zeolit-H+ atau zeolit-Na+ (Hendri, J. 2000 dan Suyartono, 1992 dalam Pandapotan, 2012). Proses pertukaran kation pada aktivasi kimia dapat ditunjukkan sebagai berikut :

17

Zeolit-Mn + H2SO4 Zeolit-H+ + MnSO4

Zeolit-Mn + NaOH  Zeolit-Na+ + MnOH

Zeolit dapat meng-exclude (menahan) semua hidrokarbon, N2, dan semua

gas-gas yang permanen kecuali ammonia. Sedangkan zeolit sebagai penyerap karena adanya kation-kation di sekitar rongga zeolit, sehingga zeolit dapat menyerap molekul yang berbeda muatan. (Yang, 2003 dalam Marlene, 2011). Ukuran rongga atau pori dalam zeolit dapat diatur sesuai kebutuhan.Besarnya pori bergantung pada jenis ion yang terdapat di dalam zeolit. Ion kalium (K+) memiliki jari-jari ion yang paling besar jika dibandingkan dengan ion Na+,Mg2+, dan Ca2+, (Achmad, 2001 dalam Pandapotan, 2012). Besarnya jari-jari ion kalium menyebabkan pori zeolit semakin kecil, sehingga proses penyaringan menjadi lebih selektif.

D. Larutan

Larutan merupakan campuran yang homogen, yaitu campuran yang memiliki komposisi merata atau serba sama diseluruh bagian volumenya. Sedangkan konsetrasi larutan merupakan jumlah zat terlarut dalam satuan volume dan cara untuk menyatakan hubungan kuantitatif antara zat terlarut dan pelarut, semakin encer suatu suatu larutan makin rendah konsentrasinya.

 Larutan pekat yaitu larutan yang mengandung relatif lebih banyak zat terlarut (solute) dibanding pelarut (solvent).

 Larutan encer yaitu larutan yang relatif lebih sedikit zat terlarut solute dibanding pelarutsolvent.

Ada beberapa cara dalam menyatakan konsentrasi suatu larutan, yaitu sebagai berikut: molaritas, molalitas, normalitas, fraksi mol, persentase massa, ppm. Normalitas menyatakan jumlah mol ekivalen zat terlarut dalam 1000 ml larutan.

Untuk asam, valensi adalah jumlah mol ion H+. Untuk basa, valensi adalah jumlah mol ion OH-. Contoh:

NaOH → 1Na+ + OH 1 mol 1 mol

Jadi Setiap 1 mol NaOH setara dengan1 mol ekivalen.

Antara Normalitas dan Molaritas terdapat hubungan:

N = M x valensi (1)

Jika zat yang akan dicari molaritasnya ada dalam satuan gram dan volumenya dalam milliliter, maka molaritasnya dapat dihitung dengan rumus :

M =

� � � = �

1000

(2)

Maka, =��� � �

1000

Dengan persamaan tersebut dapat diketahui normalitas dan molaritas dari suatu larutan yang akan dibuat ( Scrib, 2012 dalam Andrianus, 2012).

1. Larutan Asam Sulfat (H2SO4)

Asam sulfat, H2SO4, merupakan asam mineral (anorganik) yang kuat. Zat

ini larut dalam air pada semua perbandingan. Asam sulfat mempunyai banyak kegunaan dan merupakan salah satu produk utama industri kimia.

19

sulfat murni yang tidak diencerkan tidak dapat ditemukan secara alami di bumi oleh karena sifatnya yang higroskopis, asam sulfat terbentuk secara alami melalui oksidasi mineral sulfida. Reaksi hidrasi asam sulfat sangatlah eksotermik. Selalu tambahkan asam ke dalam air daripada air ke dalam asam. Air memiliki massa jenis yang lebih rendah daripada asam sulfat dan cenderung mengapung di atasnya, sehingga apabila air ditambahkan ke dalam asam sulfat pekat, ia akan dapat mendidih dan bereaksi dengan keras. Reaksi yang terjadi adalah pembentukan ion hidronium:

H2SO4 + H2O → H3O+ + HSO4

-HSO4- + H2O → H3O+ + SO42-

Asam sulfat merupakan komoditas kimia yang sangat penting, dan sebenarnya pula, produksi asam sulfat suatu negara merupakan indikator yang baik terhadap kekuatan industri negara tersebut. Kegunaan utama (60% dari total produksi di seluruh dunia) asam sulfat adalah dalam "metode basah" produksi asam fosfat, yang digunakan untuk membuat pupuk fosfat dan juga trinatrium fosfat untuk deterjen (Wikipedia, 2012).

2. Larutan Asam Klorida

Asam klorida adalah larutan akuatik dari gas hidrogen klorida (HCl). Ia adalah asam kuat, dan merupakan komponen utama dalam asam lambung. Senyawa ini juga digunakan secara luas dalam industri. Asam klorida harus ditangani dengan baik-baik demi keselamatan yang tepat karena merupakan cairan yang sangat korosif.

Asam klorida pernah menjadi zat yang sangat penting dan sering digunakan dalam awal sejarahnya. Ia ditemukan oleh alkimiawan Persia Abu Musa Jabir bin Hayyan sekitar tahun 800. Senyawa ini digunakan sepanjang abad pertengahan oleh alkimiawan dalam pencariannya mencari batu filsuf, dan kemudian digunakan juga oleh ilmuwan Eropa termasuk Glauber, Priestley, dan Davy dalam rangka membangun pengetahuan kimia modern (Wikipedia, 2012).

E. Motor Bakar

Motor bakar adalah alat yang berfungsi untuk mengkonversikan energi termal dari pembakaran bahan bakar menjadi energi mekanis, dimana proses pembakaran berlangsung di dalam silinder mesin itu sendiri sehingga gas pembakaran bahan bakar yang terjadi langsung digunakan sebagai fluida kerja untuk melakukan kerja mekanis (Wardono, 2004). Motor bakar pada umumnya dibedakan menjadi dua, yaitu motor bensin dan motor diesel. Motor bensin juga terbagi dua yaitu motor bensin 4-langkah dan motor bensin 2-langkah.

1. Motor Bensin 4-Langkah

Motor bakar bensin 4-langkah adalah salah satu jenis mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang beroperasi menggunakan udara bercampur dengan bensin dan untuk menyelesaikan satu siklusnya diperlukan empat langkah piston, seperti ditunjukkan pada gambar 4.

21

Gambar 4. Siklus motor bakar bensin 4-langkah (Heywood, 1998 dalam Pandapotan, 2012).

Untuk lebih jelasnya proses-proses yang terjadi pada motor bakar bensin 4-langkah dapat dijelaskan melalui siklus ideal dari siklus udara volume konstan seperti ditunjukkan pada gambar 4.

Gambar 5. Diagram P-v dari siklus ideal motor bakar bensin 4-langkah (Wardono, 2004)

Keterangan mengenai proses-proses pada siklus udara volume konstan dapat dijelaskan sebagai berikut (Wardono, 2004) :

a. Proses 0 1 : Langkah hisap (Intake)

Pada langkah hisap campuran udara-bahan bakar dari karburator terhisap masuk ke dalam silinder dengan bergeraknya piston ke bawah,

(a) Langkah hisap (b) Langkah kompresi (c) Langkah ekspansi (d) Langkah buang

Katup keluar

Katup masuk busi

Kepala piston Batang piston

dari TMA menuju TMB. Katup hisap pada posisi terbuka, sedang katup buang pada posisi tertutup. Di akhir langkah hisap, katup hisap tertutup secara otomatis. Fluida kerja dianggap sebagai gas ideal dengan kalor spesifik konstan. Proses dianggap berlangsung pada tekanan konstan.

b. 1) Proses 12 : Langkah kompresi (Compression)

Pada langkah kompresi katup hisap dan katup buang dalam keadaan tertutup. Selanjutnya piston bergerak ke atas, dari TMB menuju TMA. Akibatnya campuran udara-bahan bakar terkompresi. Proses kompresi ini menyebabkan terjadinya kenaikan temperatur dan tekanan campuran tersebut, karena volumenya semakin kecil. Campuran udara-bahan bakar terkompresi ini menjadi campuran yang sangat mudah terbakar. Proses kompresi ini dianggap berlangsung secara isentropik.

2) Proses 2 3 : Langkah pembakaran volume konstan

Pada saat piston hampir mencapai TMA, loncatan nyala api listrik diantara kedua elektroda busi diberikan ke campuran udara-bahan bakar terkompresi sehingga sesaat kemudian campuran udara-bahan bakar ini terbakar. Akibatnya terjadi kenaikan temperatur dan tekanan yang drastis. Kedua katup pada posisi tertutup. Proses ini dianggap sebagai proses pemasukan panas (kalor) pada volume konstan.

c. Proses 3 4 : Langkah kerja/ekspansi (Expansion)

Kedua katup masih pada posisi tertutup. Gas pembakaran yang terjadi selanjutnya mampu mendorong piston untuk bergerak kembali dari

23

TMA menuju TMB. Dengan bergeraknya piston menuju TMB, maka volume gas pembakaran di dalam silinder semakin bertambah, akibatnya temperatur dan tekanannya turun. Proses ekspansi ini dianggap berlangsung secara isentropik.

d. 1) Proses 4 1 : Langkah buang volume konstan (Exhaust)

Saat piston telah mencapai TMB, katup buang telah terbuka secara otomatis sedangkan katup hisap masih pada posisi tertutup. Langkah ini dianggap sebagai langkah pelepasan kalor gas pembakaran yang terjadi pada volume konstan.

2) Proses 1 0 : Langkah buang tekanan konstan

Selanjutnya piston bergerak kembali dari TMB menuju TMA. Gas pembakaran didesak keluar melalui katup buang (saluran buang) dikarenakan bergeraknya piston menuju TMA. Langkah ini dianggap sebagai langkah pembuangan gas pembakaran pada tekanan konstan.

F. Parameter Prestasi Mesin

Parameter prestasi mesin bagian yang paling penting dalam kinerja motor bakar. Parameter prestasi motor bensin 4-langkah dapat ditentukan dengan : 1. Konsumsi bahan bakar dengan uji berjalan pada kecepatan konstan pada

jarak yang ditentukan. Parameter ini, dapat dilakukan dengan membandingkan jumlah konsumsi bahan bakar pada kondisi normal

dengan menggunakan zeolit pada filter saringan udara pada jarak yang telah kita tentukan.

2. Pengujian stasioner pada putaran yang ditentukan. Parameter pengujian dilakukan pada saat kondisi diam, kemudian kita akan meningkatkan putaran mesin pada kondisi yang ditentukan beberapa saat setelah itu dilakukan pengukuran konsumsi bahan bakar pada kondisi normal dengan menggunakan zeolit pada filter saringan udara.

3. Uji akselerasi dari keadaan diam sampai kecepatan yang ditentukan. Pengujian parameter dilakukan uji akselerasi kendaraan mulai dari keadaan sampai kecepatan yang ditentukan kemudian mencatat waktu yang dibutukan dan membanding hasil yang didapat pada kondisi normal dengan menggunakan zeolit pada filter saringan udara.

4. Uji emisi gas buang, parameter dilakukan dengan menguji emisi gas buang pada alat uji emisi gas buang pada putaran tertentu dan membandingkan hasil yang didapat pada kondisi normal dengan menggunakan zeolit pada filter saringan udara.

G. Pembakaran

Pembakaran adalah reaksi kimia antara komponen-komponen bahan bakar (karbon dan hidrogen) dengan komponen udara (oksigen) yang berlangsung sangat cepat, yang membutuhkan panas awal untuk menghasilkan panas yang jauh lebih besar sehingga menaikkan suhu dan tekanan gas pembakaran. Elemen mampu bakar atau Combustible yang utama adalah karbon dan

25

oksigen. Oksigen yang diperlukan untuk pembakaran diperoleh dari udara, yang merupakan campuran dari oksigen dan nitrogen.

Nitrogen adalah gas lembam dan tidak berpartisipasi dalam proses pembakaran. Selama proses pembakaran butiran-butiran halus minyak bahan bakar yang terdiri dari karbon dan hidrogen akan beroksidasi dengan oksigen membentuk air (H2O) dan karbon dioksida (CO2). Tetapi bila oksigen yang

disuplai tidak cukup, maka partikel karbon tidak akan seluruhnya beroksidasi dengan partikel oksigen untuk membentuk CO2, akibatnya terbentuklah

produk pembakaran yang lain seperti karbon monoksida (CO), dan gas buang yang lain seperti UHC (unburned hydrocarbons) (Maleev, 1995 dalam Mahdi, 2006).

Selama proses pembakaran, butiran minyak bahan bakar menjadi elemen komponennya, yaitu hidrogen dan karbon, akan bergabung dengan oksigen untuk membentuk air, dan karbon bergabung dengan oksigen menjadi karbon dioksida. Kalau tidak cukup tersedia oksigen, maka sebagian dari karbon akan bergabung dengan oksigen menjadi karbon monoksida. Akibat terbentuknya karbon monoksida, maka jumlah panas yang dihasilkan hanya 30% dari panas yang ditimbulkan oleh pembentukan karbon monoksida sebagaimana ditunjukkan oleh reaksi kimia berikut (Wardono, 2004).

reaksi cukup oksigen: CO₂ CO₂ 393.5kJ,

Keadaan yang penting untuk pembakaran yang efisien adalah gerakan yang cukup antara bahan bakar dan udara, artinya distribusi bahan bakar dan bercampurnya dengan udara harus bergantung pada gerakan udara yang disebut pusaran. Energi panas yang dilepaskan sebagai hasil proses pembakaran digunakan untuk menghasilkan daya motor bakar tersebut.

Reaksi Campuran Stoikiometri :

C16H34 + 24,5 ( O2 + 3,76 N2 )  16 CO2 + 17 H2O + 92,1 N2

Reaksi Campuran Miskin-Bahan bakar :

C16H34 + (1,2) 24,5 ( O2 + 3,76 N2 )  16 CO2 + 17 H2O + 4,9 O2

+ 110,6 N2

Reaksi Campuran Kaya-Bahan bakar :

C16H34 + (0,8) 24,5 ( O2 + 3,76 N2 )  9 CO2 + 14,2 H2O + 7 CO

+ 2,8 H2 + 73,7 N2

Secara lebih detail dapat dijelaskan bahwa proses pembakaran adalah proses oksidasi (penggabungan) antara molekul-molekul oksigen („O‟) dengan molekul-molekul (partikel-partikel) bahan bakar yaitu karbon („C‟) dan hidrogen („H‟) untuk membentuk karbon dioksida (CO2) dan uap air (H2O)

pada kondisi pembakaran sempurna. Di sini proses pembentukan CO2 dan

H2O hanya bisa terjadi apabila panas kompresi atau panas dari pemantik telah

mampu memisah/ memutuskan ikatan antar partikel oksigen (O-O) menjadi partikel „O‟ dan „O‟, dan juga mampu memutuskan ikatan antar partikel bahan bakar (C-H dan/atau C-C) menjadi partikel „C‟ dan „H‟ yang berdiri sendiri. Baru selanjutnya partikel „O‟ dapat beroksidasi dengan partikel „C‟

27

dan „H‟ untuk membentuk CO2 dan H2O. Jadi dapat disimpulkan bahwa

proses oksidasi atau proses pembakaran antara udara dan bahan bakar tidak pernah akan terjadi apabila ikatan antar partikel oksigen dan ikatan antar partikel bahan bakar tidak diputus terlebih dahulu (Wardono, 2004).

H. Saringan Udara (Air Filter)

Air filter atau filter udara berfungsi untuk menyaring udara sebelum memasuki ruang bakar atau sebelum memasuki karburator (pada motor bensin). Filter udara sangat diperlukan terlebih lagi dalam kondisi yang udaranya banyak mengandung debu dan pasir, misalnya di tempat pekerjaan batu dan pertambangan atau dijalan raya yang padat lalu lintas. Udara perlu disaring agar bebas dari debu, kotoran, atau uap air yang berlebihan. Apabila udara yang masuk ruang bakar masih kotor maka akan terjadi pembakaran yang tidak sempurna dan akibatnya suara mesin terdengar kasar, knalpot akan mengeluarkan asap tebal, dan tenaga kendaraan menjadi kurang maksimal. Selain itu, aliran udara yang memasuki ruang bakar akan mempengaruhi homogenitas pencampuran udara dan bahan bakar di dalam ruang bakar yang akan mempengaruhi kinerja pembakaran. (Alfianto, 2006 dalam Hartono, 2008). Dengan demikian saringan udara (filter) hanya berguna untuk menangkap partikel-partikel kasar seperti debu dan kotoran. Akan tetapi, gas-gas yang terkandung di dalam udara seperti nitrogen, oksigen, uap air, dan gas-gas lainnya yang berukuran nanometer masih dapat lolos dari filter tersebut.

III. METODE PENELITIAN

A. Alat dan Bahan Pengujian

Adapun alat-alat dan bahan yang digunakan dalam proses pengujian ini antara lain :

1. Motor Bensin 4-langkah 110 cc

Pada penelitian ini, mesin uji yang digunakan adalah motor bensin 4-langkah dengan merk Honda Absolute Revo. Untuk spesikasi dari mesin uji yang digunakan adalah sebagai berikut :

Tipe mesin : 4 langkah, SOHC Sistem pendinginan : Udara

Diameter x langkah : 50 x 55,6 mm Volume langkah : 109,1 cc Rasio Kompresi : 9,0 :1

Daya Maksimum : 8,46 PS/7.500 rpm Torsi Maksimum : 0,86 kgf.m/5.500 rpm

Kopling : Tipe basah, ganda dan sentrifugal Sistem pengapian : DC-CDI, Battery

Gambar 7. Sepeda motor Honda Absolute Revo

2. Alat yang digunakan

Berikut ini adalah alat-alat yang digunakan selama penelitian : a. Mixer

Mixer digunakan untuk mengaduk campuran zeolit dan larutan asam (H2SO4 dan HCl) pada proses aktivasi kimia dan penetralan pH zeolit.

Gambar 8. Mixer b. Timbangan

Timbangan digunakan untuk menimbang zeolit-zeolit yang akan digunakan dalam pengujian.

31

c. Stopwatch

Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu pengujian stasisioner dan waktu akselerasi.

d. Gelas ukur dengan ukuran 500 ml

Gelas ukur 500 ml digunakan untuk mengukur volume air mineral yang digunakan dalam proses pembuatan tablet.

Gambar 10. Gelas ukur e. PH Meter

Digunakan untuk mengukur kadar PH air dalam proses pencucian sampai PH 7.

f. Ampia

Digunakan untuk memperhalus permukaan dan memadatkan campuran zeolit dan tepung tapioka dengan menggunakan ukuran tebal 3 mm.

g. Cetakan diameter 10 mm

Cetakan digunakan membuat cetakan tablet zeolit dengan ukuran diameter 10 mm.

Cetakan diameter 10 mm

Gambar 12. Cetakan zeolit h. Oven

Oven digunakan untuk mengeringkan zeolit yang telah diaktivasi kimia dan digunakan untuk aktivasi fisik.

Gambar 13. Oven i. Gelas ukur 50 ml

Gelas ukur digunakan untuk mengukur bensin yang digunakan dalam tabung bensin dan sisa bensin yang digunakan dalam pengujian.

33

j. Tabung bensin

Tabung bensin digunakan wadah tabung bahan bakar ketika proses pengambilan data sehingga tidak menggunakan tangki bahan bakar motor agar lebih mudah dalam proses pengukuran konsumsi bahan bakar .

Tabung bensin pengujian

Gambar 15. Tabung bensin pengujian k. Tachometer

Tachometer digunakan untuk mengukur putaran mesin.

Tachometer pengujian

Gambar 16. Tachometer sepeda motor l. Kemasan zeolit

Kemasan zeolit dengan menggunakan bahan kawat yang besarnya disesuaikan dengan ruang filter udara.

Gambar 17. Kemasan zeolit 3. Bahan utama

a. _{Zeolit alami}

Zeolit alami yang digunakan untuk pengujian dalam penelitian ini adalah jenis klinoptilolit, dengan komposisi kimia 64,37 % SiO2, 10,93

% Al2O3, 1,29 % Fe2O3, 0,16 % TiO2, 18,61 % L.O.I, 1,31 % CaO,

0,68 % MgO, 1,54 % K2O, 0,75 % Na2O (sumber: CV. MINATAMA).

Zeoli alam Gambar 18. Zeolit b. Larutan asam (H2SO4 dan HCl)

Larutan asam ini digunakan untuk mengaktivasi zeolit secara kimia

pada persiapan bahan. Setiap 1 gram zeolit diaktivasi dengan 7 ml larutan asam (1 : 7).

35

c. Air aquades

Air ini dipakai untuk mencuci zeolit baik yang alami maupun yang telah diaktivasi. Air ini digunakan sebagai bahan campuran untuk perekat dengan persentasi 6 % dari campuran perekat.

Gambar 19. Aquades dalam kemasan d. Air mineral

Air ini dipakai untuk mencuci zeolit baik yang alami maupun yang telah diaktivasi.Pada zeolit yang telah diaktivasi bertujuan untuk menetralkan kembali zeolit agar pHnya menjadi seimbang (pH 7). Dan air yang digunakan adalah air mineral “GRAND” yang di produksi oleh PT. WATERINDEX TIRTA LESTARI, Lampung.

Gambar 20. Galon isi ulang e. Tepung tapioka

Tepung tapioka digunakan sebagai bahan perekat yang dicampur dengan air aquades dengan campuran 20 % dari campuran perekat.

B. Persiapan Alat dan Bahan

1. Penimbangan Bahan

Setelah alat dan bahan dipersiapkan, maka terlebih dahulu massa zeolit ditimbang menggunakan timbangan digital sesuai dengan seberapa banyak zeolit yang akan diaktivasi. Selanjutnya membuat larutan aktivator sesuai konsentrasi yang telah ditentukan. Pada penelitian ini menggunakan larutan asam antara lain : H2SO4 dan HCl yang memiliki konsentrasi 0,1N;

0,2N; 0,3N; 0,5 N. Setiap proses pembuatan konsentrasi 0,1N; 0,2N; 0,3N; 0,5 N membutuhkan 1 kg zeolit untuk aktivasi kimia kimia asam H2SO4

dan HCl. Perbandingan antara zeolit dengan larutan asam adalah 1 : 7. Larutan asam merupakan campuran dari air mineral ditambah dengan larutan aktivator asam. Aktivasi zeolit 1 kg zeolit dibutuhkan 7 liter atau 7000 mL larutan asam activator. Dan valensi H+ untuk HCl adalah 1 mol ekivalen dan H2SO4 adalah 2 mol ekivalen. Dari persamaan 1 dan

persamaan 2 massa aktivator yang dibutuhkan pada aktivasi dapat diketahui (untuk perhitungan campuran normalitas dapat dilihat dilampiran).

Table 1. Perhitungan komposisi aktivasi konsentrasi larutan Aktivator Asam Massa Relatif Aktivator (Mr) Volume zeolit (ml) Normalitas (N) Massa aktivator (gram)

H2SO4 98 7000 ml

0,1 34,3

0,2 68,6

37

0,5 171,5

HCl 36,5

0,1 25,55

0,2 51,1

0,3 76,5

0,5 127,75

2. Aktivasi Zeolit

Berikut ini adalah langkah-langkah pengaktivasian zeolit dengan larutan asam-Fisik (H2SO4 dan HCl), yaitu :

1. Mempersiapkan zeolit, larutan asam, air mineral, timbangan digital, labu Erlenmeyer, motor pengaduk (mixer), saringan, dan furnace. 2. Menimbang zeolit sesuai dengan yang dibutuhkan.

3. Membuat larutan asam dengan konsentrasi (0,1 N; 0,2 N; 0,3 N). 4. Menambahkan larutan asam pada zeolit dengan perbandingan 1 : 7

(setiap 1 gram zeolit diaktivasi dengan 7 ml larutan H2SO4).

5. Mengaduk campuran zeolit dan larutan asam dengan menggunakan mixer selama 45 menit.

6. Setelah proses pengadukan, memisahakan antara zeolit dengan larutan asam

7. Mencuci zeolit dengan air mineral beberapa kali hingga pH 7.

8. Mengeringkan zeolit di dalam oven pada temperatur 110ºC selama 1 jam.

9. Menumbuk zeolit dan menyaring hingga berukuran 100 mesh.

Gambar 22. Tumpukan zeolit

10. Memanaskan air mineral dengan mencampurkan 6% tepung tapioka dari total keseluruhan yang akan dibuat menjadi pelet hingga mengental. (Perbandingan 74% zeolit, 6% tepung tapioka dan 20% air).

11. Mencampur serbuk zeolit dengan tepung tapioka yang telah mengental secara merata hingga membentuk campuran siap dicetak.

12. Menyeragamkan tebal campuran menggunakan ampia dengan ukuran ketebalan 3 mm.

39

13. Mencetak campuran menjadi pelet dengan ukuran diameter 10 mm.

Gambar 24. Zeolit pellet yang sudah dicetak

14. Memanaskan zeolit pelet dengan oven dengan temperatur 200 0C selama 1 jam (aktivasi fisik).

Prosedur pengaktivasian zeolit dapat diilustrasikan dalam diagram alir yang ditunjukkan pada gambar 25:

Mempersiapkan Alat dan Bahan

Menimbang zeolit

Membuat Larutan Kimia H2SO4 (0,1N;

0,2N; 0,3N) dan HCl (0,1N; 0,2N; 0,3N)

Mengaduk campuran zeolit dan larutan Kimia Menambahkan Larutan Kimia pada zeolit

Menyaring zeolit dari larutan Kimia

A Mulai

Gambar 25. Diagram alir proses pembuatan dan pengaktivasian zeolit

Zeolit pelet yang telah selesai diaktivasi selanjutnya akan dibungkus dengan wadah yang terdiri dari kawat jaring dengan lapisan dalam berupa kain tipis. Kawat jaring (kawat parabola) dimaksudkan agar zeolit pelet dapat tertata rapih dan kokoh (tidak mudah goyah). Dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 26. Zeolit dalam kemasan

Zeolit pelet dikemas dengan beragam variasi berat, dari 40, 50 dan 60 gram. Mencuci zeolit hingga pH 7

Mencetak zeolit pelet Mengeringkan zeolit dengan oven

Menumbuk dan mengayak zeolit

Memanaskan zeolit pelet (aktivasi fisik) A

41

C. Prosedur Pengujian

Data yang diambil dalam pengujian ini adalah pengujian prestasi mesin pada pengujian berjalan ini untuk melihat perbandingan karakteristik kondisi tanpa zeolit dan menggunakan zeolit. Data yang diambil tiap pengujiannya pada cuaca dan lokasi pengujian yang sama (permukaan kering) dengan beban kendaraan dan cara berkendara yang juga sama. Adapun pengujian yang akan dilakukan yaitu :

1. Konsumsi bahan bakar pada kecepatan konstan (50 km/jam) pada jarak 5 km

Persiapan yang perlu dilakukan adalah tabung bensin berkapasitas 200 ml. Kemudian tabung bensin disambungkan dengan rapat bersama selang bensin dan diikat ke sisi samping sepeda motor, setelah itu botol tersebut diisi dengan bensin yang sudah disiapkan. Kemudian dilakukan pengujian dengan kondisi motor tanpa zeolit. Jarak tempuh dapat diukur pada odometer dengan jarak 5 km. Bensin yang tersisa diukur dengan gelas ukur, kemudian jumlah bensin awal dikurangkan dengan jumlah bensin yang tersisa, maka didapatkan jumlah bensin yang terpakai pada kondisi normal. Selanjutnya pengujian dengan kondisi motor dengan saringan udara menggunakan zeolit. Dengan teknis pengambilannya data dilakukan dengan cara berkendara yang sama (perpindahan gigi secara teratur dan berjalan secara konstan), kondisi jalan yang sama dan pada kondisi jalan yang kering. Pengujian dilakukan pada siang hari dengan beban kendaraan yang sama. Format pencatatan data mengenai konsumsi bahan bakar dapat dilihat di tabel 2.

Tabel 2. Data pengujian konsumsi bahan bakar pada kecepatan konstan No Normalitas (N) Massa (Gram) Konsumsi vahan bakar (ml) Rata- rata (ml)

1 2 3

1

0,1

40

2 50

3 60

4

0,2

40

5 50

6 60

7

0,3

40

8 50

9 60

10

0,5

40 11

50

12 60

2. Akselerasi dari keadaan diam 0 – 70 km/jam

Pada pengujian akselerasi, pengambilan data dilakukan dengan menggunakan stopwatch, sehingga didapat waktu (detik) jarak tempuh. Data yang diperoleh dalam bentuk waktu (sekon) dikarenakan percepatan dari kendaraan yang diuji belum diketahui, sementara kecepatannya sudah diketahui dari speedometer kendaraan bermotor. Pengujian akselerasi menggunakan kondisi filter tanpa zeolit dan menggunakan zeolit cetak. Setelah semua persiapan dilakukan, mobil yang telah dinyalakan harus

43

dalam keadaan berhenti (0 km/jam). Ketika gas mulai ditekan, stopwatch mulai diaktifkan. Setelah sampai pada kecepatan yang diinginkan (70 km/jam), stopwatch dinon-aktifkan kemudian dicatat waktu tempuhnya. Untuk mencapai kecepatan yang diinginkan (70 km/jm), pengendara melakukan perpindahan gigi yang teratur dan sesuai setiap pengujian. Tabel 3 menampilkan format data akselerasi pada pengujian.

Tabel 3. Data pengujian akselerasi 0-70 km/jam (sekon) No Normalitas _{(N) (Gram)} Massa

Waktu (detik)

Rata – rata (sekon)

1 2 3

1

0,1

40

2 50

3 60

4

0,2

40

5 50

6 60

7

0,3

40

8 50

9 60

10

0,5

40

11 50

12 60

3. Akselerasi dari keadaan berjalan 40 – 70 km/jam

Parameter zeolit yang digunakan dan langkah-langkahnya sama seperti pada pengambilan data pengujian akselerasi dari keadaan diam, hanya saja stopwatch mulai diaktifkan ketika kecepatan awal yaitu 40 km/jam hingga

kecepatan akhir yang diinginkan (70 km/jam) melakukan perpindahan perseneling dari gigi 1 sampai gigi 4. Pada Tabel 4 menampilkan data akselerasi pengujian kecepatan 40 hingga 70 km/jam.

Tabel 4. Data pengujian akselerasi 40-70 km/jam (detik)

No Normalitas

(N)

Massa (Gram)

Waktu (detik)

Rata – rata (sekon)

1 2 3

1

0,1

40

2 50

3 60

4

0,2

40

5 50

6 60

7

0,3

40

8 50

9 60

10

0,5

40

11 50

12 60

4. Pengujian stasioner

Pengujian ini dilakukan untuk melihat konsumsi bahan bakar yang digunakan pada kondisi diam (putaran stasioner) dan membandingkan karakteristik kendaraan bermotor tanpa zeolit, dengan zeolit aktivasi (basa-fisik) dan massa yang telah ditentukan. Persiapan pertama yang dilakukan adalah memanaskan mesin agar kondisi mesin di saat pengujian sudah

45

optimal. Kemudian putar setelan gas di bagian karburator untuk menentukan putaran mesin yang dipakai dalam pengujian. Putaran mesin yang dipakai pada pengujian ini yaitu 1500, 2500 dan 4000 rpm.

Pengujian dimulai dengan mengisi bahan bakar pada tangki buatan yang mana bahan bakar tersebut telah diukur terlebih dahulu melalui gelas ukur. Selanjutnya zeolit diletakkan pada saringan udara, setelah itu mesin dihidupkan dengan menghitung waktu pengujian menggunakan stopwatch (5 menit). Setelah waktu pengujian selesai, mesin dimatikan serta stopwatch dinon-aktifkan. Kemudian bahan bakar yang terisi dalam tangki buatan tersebut sisanya dituangkan kembali ke dalam gelas ukur untuk menghitung jumlah yang terpakai dalam menit/ml. Tabel 5 merupakan tabel pengujian data stasioner.

Tabel 5. Data pengujian konsumsi bahan bakar stasioner

No Normalitas

Putaran mesin (rpm)

Massa Zeolit (gram)

Konsumsi Bahan

Bakar (ml) Rata-rata (ml)

1 2 3

1 0,1 N

1500 40 50 60 2500 40 50 60 4000 40 50 60 1500 40 50 60

2 0,2 N 2500 40 50 60 4000 40 50 60

3 0,3

1500 40 50 60 2500 40 50 60 4000 40 50 60

4 0,5 N

1500 40 50 60 2500 40 50 60 4000 40 50 60

5. Pengujian Emisi Gas Buang

Pengujian Emisi gas buang dilakukan di bengkel PT. Tunas Dihatsu Jl. Raya Natar No. 209 Hajimena Natar Lampung Selatan. Pengujian emisi dilakukan untuk mengetahui pengaruh penggunaan zeolit kelapa pada filter udara terhadap emisi gas buang dengan tidak menggunakan zeolit. Pengujian emisi ini dilakukan pada putaran 1500, 2500 dan 4000 rpm. Pengujian emisi hanya dilakukan sekali pengujian saja karena ijin yang

47

diberikan. Pada kondisi stasioner dengan mengikuti prosedur sebagai berikut :

a. Pemanasan mesin

Pemanasan mesin dilakukan untuk mempersiapkan mesin pada kondisi kerja.

b. Kalibrasi gas analyzer

Setelah mesin berada pada kondisi kerja kemudian dilakukan kalibrasi gas analyzer. Kalibrasi analyzer ini ditempatkan di dalam saluran pembuagan sepeda motor (Knalpot). Kalibrasi ini dilakukan secara otomatis setelah tombol ON pada gas analyzer ditekan. Setelah beberapa menit nilai-nilai kadar gas buang mulai terbaca pada display gas analyzer.

Gambar 27. Alat Uji Emisi c. Pengujian tanpa menggunakan filter zeolit

Data yang didapatkan dari hasil pengukuran ini digunakan sebagai pembanding dengan data pada pengukuran menggunakan Filter zeolit. Langkah-langkah pengukuran sebagai berikut:

Sepeda motor dihidupkan dan dijaga pada putaran 1500 rpm dan probe sensor sudah dimasukkan dalam knalpot. Selanjutnya Nilai pada fuel gas analizer muncul lalu diprint datanya setelah 5 menit motor dihidupkan. Kemudian dengan langkah yang sama pula, pengukuran dilakukan kembali untuk putaran mesin yang berbeda yaitu 2500, 4000 rpm.

d. Pengujian menggunakan Filter zeolit

Setelah pengukuran pada kondisi normal selesai maka pengukuran kedua dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut: Setelah sepeda motor dimatikan, filter zeolit dipasang di Filter udara. Sepeda motor dihidupkan kembali lalu pengukuran diulang kembali sesuai urutan pengukuran pertama. Pengukuran dilakukan dengan pergantian variasi normalitas dan massa Filter zeolit.

49

Tabel 6. Data uji emisi

N o

Normalitas Putaran mesin (rpm)

Massa Zeolit (gram) Kadar CO, % Kadar HC, % Kadar CO2, %

1 0,1 N 1500 40

50 60

2500 40

50 60

4000 40

50 60

2 0,2 1500 40

50 60

2500 40

50 60

4000 40

50 60

3 0,3 1500 40

50 60

2500 40

50 60

4000 40

50 60

3 0,5 1500 40

50 60

2500 40

60

4000 40

50 60

D. Lokasi Pengujian

Adapun lokasi pengujian emisi gas buang dilakukan di bengkel PT. Tunas Dihatsu Jl. Raya Natar No. 209 Hajimena Natar Lampung Selatan, pengujian konsumsi bahan bakar dan akselerasi dilakukan di Jl. Ryacudu, KORPRI Bandar Lampung, pengujian stasioner dilakukan di daerah Kampung Baru Kedaton.

E. Diagram Alir Penelitian

Adapun diagram alir dalam pengujian zeolit dengan aktivasi kimia (H2SO4

dan HCl) – Fisik ditunjukkan pada gambar 29 :

Persiapan alat uji, bahan uji, alat ukur dan pengolahan

Aktivasi kimia (H2SO4 dan HCl) zeolit dengan

normalitas 0,1 N, 0,2 N, 03 N dan 0,5 N

Pengecekan sepeda motor

Pemasangan tachometer dan tabung bensin

Aktivasi Fsisik zeolit pada suhu 200 0C

Pembuatan Kerangka Zeolit

Mulai

51

Gambar 29. Diagram alir prosedur pengujian Zeolit dengan variasi massa 40, 50 dan 60 gram

Uji stasioner dengan variasi putaran 1500, 2500, 4000 rpm Uji emisi dengan variasi putaran 1500, 2500, 4000 rpm Uji berjalan

jarak 5 km dengan kecepatan konstan 40-60 km/jam Uji akeslerasi dengan kecepatan 0 –

70 km/jam

Uji akeslerasi dengan kecepatan 40 –

70 km/jam

Analisa Data

Kesimpulan A

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pengujian yang dilakukan terhadap arang sekam diperoleh data-data dari hasil pengujian tersebut dan telah dibahas dalam pembahasan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Penghematan konsumsi bahan bakar terbaik untuk pengujian stasioner untuk aktivator HCl dan H2SO4 mempunyai hasil yang sama sebesar

28,20 % (18,67 ml) ada pada normalitas 0,3 N variasi massa 50 gram dengan putaran mesin 2500 rpm.

2. Penghematan konsumsi bahan bakar pada pengujian berjalan 5 km pada aktivator H2SO4 sebesar 26,81 % (111 ml) pada normalitas 0,2 N massa 50

gram, sedangkan aktivator HCl sebesar 22,41 % (117,67 ml) pada normalitas 0,3 N massa 50 gram.

3. Waktu jarak tempuh terbaik pada pengujian akselerasi 0 – 70 km/jam pada aktivator HCl sebesar 13,89 % (16,79 sekon) pada normalitas 0,1 N massa 60 gram dan H2SO4 sebesar 13,86 % (16,80 sekon) pada normalitas 0,3 N

massa 50 gram.

4. Waktu jarak tempuh terbaik pada pengujian akselerasi 40 – 70 km/jam pada aktivator HCl sebesar 17,09 % (10,31 sekon) pada normalitas 0,3 N

51

Gambar 29. Diagram alir prosedur pengujian Zeolit dengan variasi massa 40, 50 dan 60 gram

Uji stasioner dengan

variasi putaran 1500, 2500,

4000 rpm

Uji emisi dengan

variasi putaran 1500, 2500,

4000 rpm Uji berjalan

jarak 5 km dengan kecepatan konstan

40-60 km/jam

Uji akeslerasi dengan kecepatan 0 –

70 km/jam

Uji akeslerasi dengan kecepatan 40 –

70 km/jam

Analisa Data

Kesimpulan A

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pengujian yang dilakukan terhadap arang sekam diperoleh data-data dari hasil pengujian tersebut dan telah dibahas dalam pembahasan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Penghematan konsumsi bahan bakar terbaik untuk pengujian stasioner untuk aktivator HCl dan H2SO4 mempunyai hasil yang sama sebesar 28,20 % (18,67 ml) ada pada normalitas 0,3 N variasi massa 50 gram dengan putaran mesin 2500 rpm.

2. Penghematan konsumsi bahan bakar pada pengujian berjalan 5 km pada aktivator H2SO4 sebesar 26,81 % (111 ml) pada normalitas 0,2 N massa 50 gram, sedangkan aktivator HCl sebesar 22,41 % (117,67 ml) pada normalitas 0,3 N massa 50 gram.

3. Waktu jarak tempuh terbaik pada pengujian akselerasi 0 – 70 km/jam pada aktivator HCl sebesar 13,89 % (16,79 sekon) pada normalitas 0,1 N massa 60 gram dan H2SO4 sebesar 13,86 % (16,80 sekon) pada normalitas 0,3 N massa 50 gram.

4. Waktu jarak tempuh terbaik pada pengujian akselerasi 40 – 70 km/jam pada aktivator HCl sebesar 17,09 % (10,31 sekon) pada normalitas 0,3 N

98

massa 50 gram dan H2SO4 sebesar 15,11 % (10,56 sekon) pada normalitas 0,3 N massa 50 gram.

5. Penurunan emisi gas buang terbaik untuk aktivator H2SO4, untuk emisi gas buang CO sebesar 76,83 %, HC sebesar 67,31 % dan CO2 sebesar 4,54 % sedangkan untuk aktivator HCl, emisi gas buang CO sebesar 72,20 %, HC sebesar 64,73 % dan CO2 sebesar 10,41 %.

6. Semakin tinggi normalitas aktivator mampu menurunkan konsumsi bahan bakar lebih tinggi (dari normalitas 0,1 N sampai 0,3 N) namun konsumsi bahan bakar meningkat pada normalitas 0,5 N. Urutan terbaik normalitas aktivator untuk konsumsi bahan bakar adalah 0,3 N, 0,2 N, 0,5 N dan 0,1 N. sementara itu, urutan aktivator terbaik untuk penurunan emisi gas buang adalah 0,2 N, 0,3 N, 0,5 N dan 0,1 N.

B. Saran

Adapun saran-saran yang dapat disampaikan, yaitu :

1. Perlu dilakukannya pengujian untuk normalitas yang tinggi seperti normalitas di atas 2 N dan variasi suhu aktivasi fisik zeolit.

2. Pengujian terhadap umur pakai zeolit perlu dilakukan agar dapat diketahui pengaruh penggunaan H2SO4 dan HCl pada aktivasi kimia-fisik zeolit pelet perekat terhadap umur luas permukaan spesifik pori.

3. Perlu diadakan pengujian lebih lanjut untuk mengetahui pengaruh penggunaan H2SO4 dan HCl pada aktivasi kimia-fisik zeolit pelet perekat terhadap prestasi mobil bensin.

DAFTAR PUSTAKA

Achmad, dkk. 2001. Kimia Unsurdan Radio Kimia, Bandung : PT. Citra Aditya Bakti.

Alfianto A., dkk. 2006. Optimasi Jumlah Lipatan Paper Pada Desain Automotif Air Filter Dan Pengaruhnya Terhadap Performansi Mesin. Jurnal teknik gelagar, vol. 17, no. 01, april 2006: 1 – 8. Universitas Surabaya. Surabaya. Andrianus, N.K. 2012. Pengaruh Normalitas NaOH dan KOH Pada Aktivasi

Basa-Fisik Zeolit Pelet Tekan Terhadap Prestasi Motor Diesel 4-Langkah. Skripsi Program Sarjana Jurusan Teknik Mesin – Fakultas Teknik Universitas Lampung. Bandar Lampung

Barrer, R. M.. 1982. Hydrotermal Chemistry of Zeolite. Academic Press, London. Bekkum, H. V. Flanigen, E.M., Jansen, J.C. 1991. Introduction to Zeolite Science

and Practice. Elsevier. Amsterdam.

Bkpm. Data Tambang Zeolit Lampung. Januari 2012. Akses 11 Oktober 2012.

http://regionalinvestment.bkpm.go.id/newsipid/id/commodityarea.php?ic= 744&ia=18.

Blogspot. Sejarah, Fungsi, dan Struktur Zeolit. Januari 2011. Akses 11 Oktober 2012. http://datachem.blogspot.com/2011/01/sejarah-fungsi-dan-struktur-zeolit.html.

Hartono, Budi. 2006. Pengaruh Pemanfaatan Zeolit Alam Lampung Teraktivasi Basa-Fisik Tethadap Prestasi Mobil Kijang Karburator 1500 cc. Skripsi JurusanTeknikMesin – Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Hendri, J. 2000. Gabungan Aktivasi Asam Sulfat dan Pemanasan Zeolit Lampung Terhadap Daya Ion Amonium. Jurnal Sains Teknologi Vol. 6 No. 1 Tahun 2000. Jurusan Kimia – FMIPA Universitas Lampung.

Heywood, J. B. 1988. Internal Combustion Engine Fundamentals. McGraw-Hill International. Singapore.

Humam. 1996. Kemampuan Adsorpsi Zeolit Lampung yang Diaktifkan dengan Asam Sulfat dan Pemanasan Terhadap Ion Amonium, Skripsi Sarjana Kimia P. FMIPA Unila. Bandar Lampung.

Husaini. 1992. Daya Pertukaran Ion Zeolit Polmas Terhadap Ion Logam Berat. Buletin PPTM. Vol. 14 No. 2 Halaman 15-29.

Ismaryata. 1999. The Study of Acidic Washing Temperature and Calcination Effects on Modification Process of Natural Zeolite as an Anion Exchanger. LaporanPenelitian. Semarang: UNDIP

Kosmulski, M. 2001.Chemical Properties of Material Surfaces. Surfactant Science Series. 102. Marcel Dekker New York .

Mahdi. 2006. Pengaruh Pemanfaatan Zeolit Yang Diaktivasi Fisik Pada Beragam Temperatur dan Waktu Pemanasan Terhadap Kinerja Motor Diesel 4 – Langkah. Skripsi Program Sarjana Jurusan Teknik Mesin – Fakultas Teknik Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Maleev V. L., terjemahan Priambodo B. 1995. Operasi dan Pemeliharaan Mesin Diesel. Erlangga, Jakarta.

MSI. 2005. C2 Sorption.Accelrys. 10 Desember 2005. Akses 14 oktober 2012. http.// www.accelrys.com/products/ cerius2product/ sorption,html.

Pandapotan. C.W. 2012. Pengaruh Penggunaan H2SO4 dan HCl Pada Aktivasi

Kimia – Fisik Zeolit Clinoptilolite Terhadap Prestasi Mesin Diesel 4-Langkah. Skripsi Program Sarjana Jurusan Teknik Mesin – Fakultas Teknik Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Poerwadi, Bambang, dkk. 1995. Pemanfaatan Zeolit Alam Indonesia Sebagai Adsorben Limbah Cair dan Media Fluiditas dalam Kolom Fluidisasi.

Jurnal MIPA. Malang; Universitas Brawijaya.

Ribeiro F.R., Rodrigues A.E., Rollmann L.D., Naccache C. 1984. Zeolites: Science and Technology. MartinusNijhoffPublihers. Netherland.

Setiono, Marlene., 2011. Adsorpsi Repetitif Komponen Tetes Tebu Dengan

Kalium Zeolit. Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri

Universitas Katolik Parahyangan, Bandung.

Sinaga, D. 2009. Pengaruh Penggunaan Zeolit Pelet Perekat Yang Diaktivasi Fisik Terhadap Prestasi Mesin Diesel 4-Langkah. Skripsi Program Sarjana Jurusan Teknik Mesin – Fakultas Teknik Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Susandi, A. 2008. Pengaruh Pemanfaatan Zeolit Alam Lampung Teraktivasi H2so4 - Fisik Sebagai Adsorben Udara Pembakaran Untuk Meningkatkan

Prestasi Motor Bensin 4 – Langkah 1500 Cc. Skripsi Program Sarjana Jurusan Teknik Mesin – Fakultas Teknik Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Tempo. Ini Alasan Pemerintah Menaikkan Harga BBM. Maret 2012. Akses 11 Oktober 2012. http://www.tempo.co/read/news/2012/03/26/092392550/Ini -Alasan-Pemerintah-Menaikkan-Harga-BBM.

Tobing, M. H. L. 2004. Pengaruh Pemanfaatan Zeolit Alam Lampung Terhadap Prestasi Motor Diesel 4 Langkah. Skripsi Program Sarjana Jurusan Teknik Mesin – Fakultas Teknik Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Wardono, H. 2004. Modul Pembelajaran Motor Bakar 4-Langkah. Jurusan Teknik Mesin – Fakultas Teknik Universitas Lampung. Bandar Lampung. Wikipedia. Asam Klorida. Juni 2012. Akses Oktober 2012.

http://id.wikipedia.org /wiki/Asam_sulfat

Wikipedia. Asam Sulfat. Juni 2012. Akses Oktober 2012. http://id.wikipedia.org/ wiki/Asam_sulfat

Wikipedia. Udara. Agustus 2012. Akses 12 Oktober 2012. http://id.wikipedia.org/ wiki/Udara.

Yang, Ralph T., Adsorbents : Fundamentals and Application, John Wiley & Sons Inc, 2003

_______, 2012. http://id.scribd.com/documentdownloads/direct/99872660/ 99872 660 -LARUTAN-KimFarDas.pptx.