CATALYTIC CONVERTER BERBAHAN STAINLESS STEEL BERBENTUK SPIRAL UNTUK MENGURANGI EMISI GAS BUANG
CATALYTIC CONVERTER BERBAHAN STAINLESS STEEL BERBENTUK SPIRAL UNTUK MENGURANGI EMISI GAS BUANG
TUGAS AKHIR
BIDANG KONVERSI ENERGI Diajukan kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan Program SarjanaTeknik (S1)
Oleh : ROHSID RIDOH 201010120311134
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2014
(2)
ii POSTER
(3)
iii
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Satu Syarat Memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Mesin
Disusun Oleh : Rohsid Ridoh 201010120311134
Yang telah disahkan oleh :
Dosen pembimbing I Dosen pembimbing II
(Ir. Ali Mokhtar. MT) (Ir. Heri Mujayin Kholik, MT)
Nip.108.9109.0234 Nip. 108.9309.0295
Mengetahui,
KetuaJurusanTeknikMesin
(Ir. Daryono, MT) Nip. 108.8909.0124
(4)
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 : Rohsid Ridoh
Nim : 201010120311134
Bidang Keahlian : Konversi Energi
No. ST. Pem. TA : E.2 / 123/ FT/ UMM/III/ 2013
Judul : Catalytic Converter berbahan Stainless Steel Berbentuk Spiral Untuk Mengurangi Emisi Gas Buang
Pembimbing I : Ir. Ali Mokhtar. MT
No. CatatanAsistensi Paraf
Dosen pembimbing I 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
Malang,21 Juni 2014 Dosen pembimbing I
(5)
v
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 : Rohsid Ridoh
Nim : 201010120311134
Bidang Keahlian : Konversi Energi
No. ST. Pem. TA : E.2 / 123/ FT/ UMM/III/ 2013
Judul : Catalytic Converter berbahan Stainless Steel Berbentuk Spiral Untuk Mengurangi Emisi Gas Buang
PembimbingII : Ir. Heri Mujayin Kholik, MT
No. CatatanAsistensi Paraf
Dosen pembimbing II 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
Malang, 21 Juni 2014 Dosen pembimbing II
(6)
vi
LEMBAR SURAT PERNYATAAN Yang bertandatangan dibawah ini :
Nama : Rohsid Ridoh
Nim : 201010120311134
Tempat/Tanggal Lahir : Probolinggo, 22 Nopember 1989
Jurusan : TeknikMesin
Fakultas : Teknik
Instansi : UniversitasMuhammadiyah Malang Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa :
Sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul “Catalytic Converter Berbahan Stainless Steel Berbentuk Spiral Untuk Mengurangi Emisi Gas Buang” 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,21 Juli 2014 Yang menyatakan,
(7)
vii 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, dimana dari tahun ke tahun tingkat polusi tersebut meningkat seiring dengan meningkatnya pemakaian kendaraan bermotor.
Catalityc converter merupakan salah satu alternative teknologi yang dapat digunakan untuk mengunrangi polutan dari emisi kendaraan bermotor, khususnya untuk motor berbahan bakar bensin. Catalityc converter berfungsi untuk mengurangi kadar emisi Hidrokarbon ( HC ), Carbon Monoksida ( CO ), dan Nitrogen Oksida ( NOx) dengan cara mengoksidasi dan mereduksi zat tersebut menjadi CO2 H2O dan N2 yang ramah lingkungan.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efisiensi penggunaan logam Stainles steel (Fe) sebagai katalisnya serta untuk mengetahui putaran mesin terhadap keluaran emisi CO dan HC kendaraan bermotor.Pengukuran konsentrasi emisi gas buang carbon monoksida pada saluran gas buang dilakukan pada kondisi standart dan kondisi pemasangan Catalytic Converter Stainles steel (Fe) dengan menggunakan alat Gas Analyzer. Dari hasil penelitian ini didapatkan bahwa pemakaian Catalytic Converter Stainless steel dapat mereduksi emisi gas CO. Emisi gas HC mengalami penurunan yang cukup baik. Penggunaan katalis menunjukkan prosentase penurunan sebesar 23.983%, sedangkan tanpa penggunaan katalis menunjukkan prosentase penurunan sebesar 76.017%. Emisi gas CO mengalami penurunan yang sangat baik. Penggunaan katalis menunjukkan prosentase penurunan sebesar 20.536%, sedangkan tanpa penggunaan katalis menunjukkan prosentase penurunan sebesar 79.464%.
(8)
viii Abstract
The increasing use of motored vehicle in Indonesia ( approximately 8,38 % per year ) has 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. Every year, the level of such pollution goes coherently with the use of motored venicle.
Catalytic converter is one of the alternative technologies that can be used to reduce emission of pollutant from vehicle, especially for motor gasoline. Catalytic converter works to reduce emission levels of hydrocarbon ( HC ), Carbon Monoxide ( CO ), and Nitrogen oxides ( NOx ) by reducing substance oxidizes and become CO2, H2O, and N2 are environmentally friendly.
The aims of this experiment to find out to what extend stainless steel as the catalytic is efficient and thridly to prove the impact of the machine while working towards to production of carbon monoxide and hidrocarbon. To measure the concentration of carbon monoxide on a frame there are two conditions required. Fisrt is when the engine in on, and second is when the stainless steel catalytic converter is applied using gas analyzer. The experiment results of this study found that the use of stainless steel catalytic converter to reduce emissions of CO gas. HC emissions decreased quite good. The use of catalysts showed a percentage decrease of 23 983%, while the percentage without the use of catalysts showed a decrease of 76 017%. CO emissions decreased very good. The use of catalysts showed a percentage decrease of 20 536%, while the percentage without the use of catalysts showed a decrease of 79 464%.
(9)
ix
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syuku rkepada kehadirat Allah SWT yang mana hanya atas limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayahNya laporan tugas akhir dengan judul “CATALYTIC CONVERTER BERBAHAN STAINLESS STEEL BERBENTUK SPIRAL UNTUK MENGURANGI EMISI GAS BUANG” 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. Bapak Ir. Heri Mujayin Kholik. 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
(10)
x
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 Rahim – Nya kepada semua pihak yang tersebut diatas dan penyusun berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca.
Malang, 21 juli 2014
(11)
xi 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... xvii
DAFTAR PUSTAKA...xviii
BAB I ... 1
PENDAHULUAN ... 1
1.1.Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 4
(12)
xii
1.4. Batasan Masalah... 5
1.5.Manfaat Penelitian ... 6
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 ... 15
2.3. Subtrac... 16
2.3.1. Ceramic Pellet... 16
2.3.2. Ceramis Honeycomb ... 17
2.3.3. Metalic Honeycomb ... 18
(13)
xiii
2.5. Stainless steel ... 19
2.5.1. Sifat fisik stainless steel ... 20
2.6. Bentuk Desain Katalis Model Spiral ... 20
2.7. Perbandingan udara bahan bakar (A/F) atau AFR ... 21
2.8. Reaksi Pembakaran...23
2.9. Analisa Gas Buang...23
2.9.1. Standarisasi Emisi Internasional...24
2.9.2. Karbon Monoksida ( CO )...25
2.9.3. Hidrokarbon ( HC )...25
2.9.4. Nitrogen Oksid ( NOx )...26
BAB III ... 27
METODOLOGI PENELITIAN ... 27
3.1. Merencanakan Dan Merancang Catalytic Converter ... 27
3.1.1. Perhitungan Dimensi ... 27
3.1.2. Desain Chasing Catalytic Converter ... 27
3.1.3. Alat Dan Bahan Untuk Pembuatan Katalis ... 28
3.1.4. Pembuatan Katalis ... 29
(14)
xiv
3.2.1. Persiapan Pengujian ... 31
3.2.2. Prosedur Pengujian... 33
3.2.3.Variable Pengujian ... 35
3.2.4. Prosedur Pengambilan Data... 35
3.2.5 Analisa Data ... 36
3.2.6. Tempat Penelitian ... 36
3.3. Skema Pengujian ... 37
BAB IV ... 38
HASIL DAN PEMBAHASAN...38
4.1. Data Hasil Pengujian ... 38
4.1.1. Data Hasil Pengujian Gas Buang Tanpa Catalytic Converter ... 38
4.1.2. Data Hasil Pengujian Gas Buang dengan Catalytic Converter ... 39
4.2. Pembahasan Dan Perhitungan Data Pengujian ... 39
4.2.1. Analisa Emisi Gas Buang Hidrokarbon (HC) ... 39
4.2.2. Analisa Emisi Gas Buang Karbon monoksida (CO)... 41
4.2.3. Analisa Emisi Gas Buang Karbon dioksida ( CO2) ... 42
4.2.4. Analisa Emisi Gas Oksigen (O2) ... 44
(15)
xv
4.2.6. Analisa Kadar Prosentase Penurunan Emisi Gas buang Pada Katalis
... 47
BAB V ...48
KESIMPULAN DAN SARAN ... 48
4.1.Kesimpulan ... 48
4.2.Saran ... 48
LAMPIRAN
(16)
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar2.1 :Tempat Catalytic Coverter pada kendaraan bermotor ... 8
Gambar2.2 : Single Bed Oksidasi ... 10
Gambar2.3: Dual Bed Oksidasi... 11
Gambar2.4 :Single Bed Three way ... 11
Gambar2.5 :Catalytic Converter Ceramic Pellet ... 17
Gambar2.6 : Catalytic Converter Ceramic honeycomb ... 17
Gambar2.7 : Catalytic Converter metallic honeycomb ... 18
Gambar2.8: Hubungan AFR dan Emisi Gas Buang... 22
Gambar 3.1:Dimensi Chasing Catalytic Converter ... 28
Gambar 3.2 : Chasing Catalytic Converter... 28
Gambar 3.3 : Proses Pemotongan kawat ... 29
Gambar 3.4: Hasil Pemotongan kawat stainless ... 30
Gambar 3.5: Proses Penggulung Berbentuk spiral ... 30
Gambar 3.6: Katalis Yang sudah jadi dan siap di uji ... 30
Gambar 3.7: Gas Analyzer ... 32
Gambar 3.8: Engine Stand Yang dipergunakan ... 32
Gambar 3.9 : Pengujian Tanpa Menggunakan Catalytic Converter ... 34
Gambar 3.10 : Pengujian Menggunakan Catalytic Converter... 35
Gambar 3.11 : Skema Pengujian Emisi Gas Buang ... 37
Gambar 4.1 : grafik hubungan antara Emisi HC dengan Variabel putaran...41
Gambar 4.2 : grafik hubungan antara Emisi CO dengan Variabel putaran... 42
Gambar 4.3 : grafik hubungan antara Emisi CO2 dengan Variabel putaran ... 43
Gambar 4.4 : grafik hubungan antara Emisi O2 dengan Variabel putaran... 44
(17)
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel2.1 : Pengaruh A/F pada Daya bahan bakar dan emisi ... 22
Tabel2.2 :standarisasi Emisi Internasional ... 24
Tabel 4.1: Data data hasil pengujian tanpa Catalytic Converter ... 38
Tabel 4.2 : Data data hasil pengujian dengan Catalytic Converter ... 39
Tabel 4.3 : Emisi Gas Buang Tanpa Catalytic Converter ... 46
(18)
xviii
DAFTAR PUSTAKA
Aryanto A, Razif M, 2000, study penggunaan tembaga (Cu) sebagai Catalytic Converter pada knalpot sepeda motor dua tak terhadap emisi gas CO (jurnal), Teknik Lingkungan, ITS.
Badan Pengendalian Dampak lingkungan (2002), Sumber Dan Standart Emisi Gas Buang.
Chusnul. M 2005, Study Penggunaan Katalis CuO/yAL203 sebagai Catalytic Converter Untuk Mereduksi Emisi CO, ITS, Surabaya.
Dirjen perhubungan darat, 2000, program langit biru dan konservasi energi (jurnal).
Dowden D.A., atall, 1970, Catalytic Hand Book, Verlag New York, Inc
Edward F. Obret. 1973. Unternal Combution Engine And Air Polution. Harper & Row. Publisher. New York.
Heinz Heisler , 1995, advanced technology hodder headline group, London.
Heisler H., 1995, Advanced Engine Tecnology Hodder Headline Group, London.
Intisari, 1999, upaya mengurangi emisi gas buang kendaraan bermotor (jurnal).
Irawan, Bagus, Subri Muhammad. 2005. Unjuk Kemampuan Catalytic Converter Dengan Katalis Kuningan Untuk Mereduksi Gas Hydrocarbon Motor Bensin. Laporan Penelitian. UNIMUS
Irawan B. , 2003, Rancang Bangun Catalytric Converter dengan Material Substrat Tembaga (Cu) untuk Mereduksi Emisi Gas CO, Tesis MIL UNDIP
(19)
xix
Irawan RM Bagus. 2006. Pengaruh katalis Tembaga Dan Crom Terhadap Emisi
Gas Carbonmonoksida Dan Hidrokarbon Pada Kendaraan Motor
Bensin. Laporan Penelitian. UNIMUS.
Obert. Erdward F. , 1973, Internal Combustion Engine and Air Pollution, Third Edition. Harper & Row, Publisher, Inc, New York
Springer – Verlag New York Inc, 1970, catalyst hand book. Walfe Scintific Book, London – England
Swisscontact, 2003, Clean Air Project. Jakarta
Toyota Training Center, 2000, Emission Control Step Two.
V.A.W Heller, 1995, Fundamental Motor Vehicle Technology, edisi ke-4, FIMI Stanley Thone (publisehers) Ltd.
Warju, 2006, Pengaruh Penggunaan Catalytic Concerter Tembaga berlapis Mangan Terhadap Kadar Polutan Motor Bensin Empat Langkah. Institut Teknologi Surabaya
Wisnu Arya Wardhana :"Dampak Pencemaran Lingkungan", ISBN 979-533-251-1, Andi Offset, Yogyakarta, 1995
(20)
1 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 ).
Polusi udara tentu saja mempunyai dampak yang negatip terhadap lingkungan. Polutan akan memberikan efek negatip terhadap kesehatan manusia, tumbuh –
(21)
2 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 pembuangan gas buang jumlah ( kadar ) emisi gas buangnya berada dalam tingkat yang tidak membahayakan.
(22)
3 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 alternative 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 Komang Astika (2000) yang menggunakan tembaga (Cu) sebagai catalytic muffler pada motor bensin empat langkah, 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, Arief Cahyono (2001) yang menggunakan katalis oksida tembaga dan krom pada saluran gas buang mesin Toyota Kijang tahun 1982, Mulyono (2002) yang menggunakan tembaga (Cu) berlapis nikel (Ni) sebagai catalytic converter pada motor bensin empat langkah, Warju (2003) yang menggunakan catalytic converter kuningan (Cu+Zn) berlapis krom (Cr) pada mesin Toyota Kijang Tipe 4K, Joko
(23)
4 Nugroho (2004) yang menggunakan converter zeolit untuk mereduksi polutan emisi gas buang kendaraan berbahan bakar bensin, dan muhammad Aris (2005) yang menggunakan tembaga (Cu) murni di exhaust muffler motor bensin 4 langkah.
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 Stainless Steel Berbentuk Spiral 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 berbahan katalis Kawat Stainless.
2. Berapa besar perubahan kadar emisi yang dihasilkan tanpa menggunakan Catalytic Converter dan dengan menggunakan Catalytic Converter.
3. Mampukah dengan menggunakan Catalytic Converter akan menetralisir emisi gas buang Hidrocarbon dan Carbon Monoksida.
(24)
5 1. 3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini memiliki tujuan sebagai berikut :
1. Merancang dan merencana serta menguji Catalytic Converter berbahan katalis Kawat Stainless.
2. Mengetahui perubahan kadar emisi antara menggunakan Catalytic Converter dan tanpa menggunakan Catalytic Converter.
3. Menetralisir gas hidrokarbon ( HC ), Karbon Monoksida ( CO ) dengan menggunakan Catalytic Converter pada saluran gas buang.
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 Kawat Stainless yang di dapat dari toko logam / toko material.
2. Gas buang yang diukur CO dan HC.
3. Bahan bakar yang digunakan adalah premium yang dibeli dari SPBU pertamina. 4. Pengukuran emisi gas buang yang dilakukan pada jenis motor bensin 4 langkah,
1 silinder, dengan system karburator, engine stand dengan type Honda 100 cc, tahun 2008.
(25)
6 1. 5 Manfaat penelitian
Penelitian ini dilakukan untuk memberikan gambaran terhadap masyarakat dalam usaha mencari solusi alternative 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 Kawat Stainless.
2. Sebagai informasi bahan alternative untuk Catalytic Converter yang lebih murah dan mudah didapat.
3. Dapat digunakan sebagai perbandingan knalpot yang tidak terdapat katalis dengan knalpot berkatalis.
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.
(1)
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 ).
Polusi udara tentu saja mempunyai dampak yang negatip terhadap lingkungan. Polutan akan memberikan efek negatip terhadap kesehatan manusia, tumbuh –
(2)
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 pembuangan gas buang jumlah ( kadar ) emisi gas buangnya berada dalam tingkat yang tidak membahayakan.
(3)
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 alternative 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 Komang Astika (2000) yang menggunakan tembaga (Cu) sebagai catalytic muffler pada motor bensin empat langkah, 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, Arief Cahyono (2001) yang menggunakan katalis oksida tembaga dan krom pada saluran gas buang mesin Toyota Kijang tahun 1982, Mulyono (2002) yang menggunakan tembaga (Cu) berlapis nikel (Ni) sebagai catalytic converter pada motor bensin empat langkah, Warju (2003) yang menggunakan catalytic converter kuningan (Cu+Zn) berlapis krom (Cr) pada mesin Toyota Kijang Tipe 4K, Joko
(4)
Nugroho (2004) yang menggunakan converter zeolit untuk mereduksi polutan emisi gas buang kendaraan berbahan bakar bensin, dan muhammad Aris (2005) yang menggunakan tembaga (Cu) murni di exhaust muffler motor bensin 4 langkah.
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 Stainless Steel Berbentuk Spiral 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 berbahan katalis Kawat Stainless.
2. Berapa besar perubahan kadar emisi yang dihasilkan tanpa menggunakan Catalytic Converter dan dengan menggunakan Catalytic Converter.
3. Mampukah dengan menggunakan Catalytic Converter akan menetralisir emisi gas buang Hidrocarbon dan Carbon Monoksida.
(5)
1. 3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini memiliki tujuan sebagai berikut :
1. Merancang dan merencana serta menguji Catalytic Converter berbahan katalis Kawat Stainless.
2. Mengetahui perubahan kadar emisi antara menggunakan Catalytic Converter dan tanpa menggunakan Catalytic Converter.
3. Menetralisir gas hidrokarbon ( HC ), Karbon Monoksida ( CO ) dengan menggunakan Catalytic Converter pada saluran gas buang.
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 Kawat Stainless yang di dapat dari toko logam / toko material.
2. Gas buang yang diukur CO dan HC.
3. Bahan bakar yang digunakan adalah premium yang dibeli dari SPBU pertamina. 4. Pengukuran emisi gas buang yang dilakukan pada jenis motor bensin 4 langkah,
1 silinder, dengan system karburator, engine stand dengan type Honda 100 cc, tahun 2008.
(6)
1. 5 Manfaat penelitian
Penelitian ini dilakukan untuk memberikan gambaran terhadap masyarakat dalam usaha mencari solusi alternative 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 Kawat Stainless.
2. Sebagai informasi bahan alternative untuk Catalytic Converter yang lebih murah dan mudah didapat.
3. Dapat digunakan sebagai perbandingan knalpot yang tidak terdapat katalis dengan knalpot berkatalis.
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.