Kajian elektroda penangkap gas buang sepeda motor untuk penurunan kadar emisi pencemar lingkungan

KAJIAN ELEKTRODA PENANGKAP GAS BUANG SEPEDA
MOTOR UNTUK PENURUNAN KADAR EMISI PENCEMAR
LINGKUNGAN

NINDYA KHOIRUNISA

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

ii

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Kajian Elektroda
Penangkap Gas Buang Sepeda Motor Untuk Penurunan Kadar Emisi Pencemar
Lingkungan adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan
belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak

diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.

Bogor, Oktober 2014

Nindya Khoirunisa
NIM G74100051

ABSTRAK
NINDYA KHOIRUNISA. Kajian Elektroda Penangkap Gas Buang Sepeda
Motor Untuk Penurunan Kadar Emisi Pencemar Lingkungan. Dibimbing oleh
JAJANG JUANSAH dan IRMANSYAH.
Penggunaan sepeda motor dapat mempercepat dan mempermudah
aktivitas, sekaligus menimbulkan dampak buruk terhadap lingkungan melalui gas
buangnya. Beberapa senyawa yang dikandung oleh gas buang sepeda motor
diantaranya CO, NO, dan SO2. Jika konsentrasi ketiga senyawa tersebut melebihi
batas ambang, maka akan berbahaya bagi kesehatan manusia. Salah satu upaya
untuk mengurangi ketiga senyawa pencemar tersebut, yaitu dengan diletakkan

elektroda penangkap gas yang telah dialiri arus listrik di belakang knalpot dengan
modifikasi bahan elektrodanya. Berdasarkan hasil penelitian, bahan elektroda
yang dapat menurunkan gas pencemar (CO, NO, dan SO2) paling banyak ialah
tembaga. Hal ini disebabkan tembaga memiliki rapat muatan yang paling tinggi
sehingga menghasilkan medan listrik yang lebih besar. Saat dilakukan variasi
tegangan, hanya konsentrasi SO2 yang menurun. Pada tegangan 50 volt, nilai
konsentrasi SO2 adalah 260.59 ppm. Kemudian elektroda tersebut diberikan
tegangan sebesar 100, 200, dan 400 volt secara bergantian selang waktu 2 menit
dan nilai konsentrasi pun berubah menjadi 151.61 ppm, 81.276 ppm, dan 55.746
ppm. Hasil penelitian masih kurang optimal karena banyak faktor, salah satunya
sistem pembuangan emisi kendaraan tidak ideal. Kemudian hasil XRD
menunjukkan bahwa setiap bahan plat elektroda mengalami penurunan derajat
kristalinitas. Dengan demikian, terdapat pengotor dari gas buang sepeda motor
yang menyebabkan kekristalan plat menurun.
Kata kunci: gas pencemar, medan listrik, plat elektroda, sepeda motor

ABSTRACT
NINDYA KHOIRUNISA. Studies Electrode Catcher Of Motorcycle
Exhaust Gas For Degradation of The Environmental Pollutant Emission Levels.
Supervised by JAJANG JUANSAH and IRMANSYAH.

Usage of motorcycle can accelerate and simplify activities, at the same
time generate bad impact to environment through exhaust gas. Some compound
contained by exhaust gas from motorcyle among others CO, NO, and SO2. If the
third concentration of the compound above threshold, hence it will be dangerous
to human health. One of the effort to reduse the third compound of pollutant, that
is put down the electrode arrester of gas which have been emited a stream of
electrics current on rear knalpot with its electrode materials modification. Based
on the results, electrode materials could to decrease pollutant gas of CO, NO, and
SO2 at most effect was copper. This was caused by copper had highest density
charge, so it produce larger electric field. When it was done by variation of

iii

voltage, only concentration of SO2 was decreased. At voltage of 50 volt,
concentration value of SO2 was 260.59 ppm.Then the electrode was given by
voltage equal to 100, 200, and 400 volt by alternately in the period of 2 minutes
and concentration value even also turn into 151.61 ppm, 81.276 ppm, and 55.746
ppm. Result of this research was less optimal because many factors, one of them
wasthe exhaust system of vehicle emission is not ideal. Then result of XRD
indicated that each electrode plate materials would degradate the crystalinity

degree. Thus, there were contained impurities of exhaust gas of motorcycle that
caused decreasing of the cystalinity degree.
Keyword: electric field, electrode plate, motorcycle, pollutant gases

KAJIAN ELEKTRODA PENANGKAP GAS BUANG SEPEDA
MOTOR UNTUK PENURUNAN KADAR EMISI PENCEMAR
LINGKUNGAN

NINDYA KHOIRUNISA

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Fisika

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR

2014
v

Judul Skripsi : Kajian Elektroda Penangkap Gas Buang Sepeda Motor Untuk
Penurunan Kadar Emisi Pencemar Lingkungan
Nama
: Nindya Khoirunisa
NIM
: G74100051

Disetujui oleh

Dr Jajang Juansah, MSi
Pembimbing I

Dr Ir Irmansyah, MSi
Pembimbing II

Diketahui oleh

Dr Akhiruddin Maddu
Ketua Departemen Fisika

Tanggal Lulus:

vii

ix

PRAKATA
Syukur Alhamdulillah kehadirat Allah SWT yang telah memberikan segala
kekuatan, rahmat, serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya
ilmiah yang berjudul “Kajian Elektroda Penangkap Gas Buang Sepeda Motor
Untuk Penurunan Kadar Emisi Pencemar Lingkungan”. Shalawat dan salam
tercurah juga kepada junjungan kita Rasulullah Muhammad SAW dan para
sahabat. Teriring doa dan harap semoga Allah meridhoi segala upaya yang telah
penulis lakukan.
Karya ilmiah ini disusun sebagai salah satu syarat kelulusan program sarjana
di Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut
Pertanian Bogor.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Jajang Juansah dan Bapak
Irmansyah selaku pembimbing yang telah memberikan arahan dan saran.
Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, seluruh keluarga,
sahabat, dan rekan-rekan fisika 47 beserta civitas akademika fisika terkait yang
selalu memberikan nasehat, motivasi, ataupun bantuan untuk penulis.
Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi penulis sendiri dan bagi
pembaca pada umumnya.

Bogor, Oktober 2014

Nindya Khoirunisa

x

DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR

xi

DAFTAR LAMPIRAN

xi

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Perumusan Masalah

2

Tujuan Penelitian

2

Manfaat Penelitian

2

Hipotesis

2

TINJAUAN PUSTAKA

2

Gas Buang Sepeda Motor (CO, NO, dan SO2)

2

Medan Listrik di antara Plat Elektroda Sejajar

4

METODE

6

Waktu dan Tempat Penelitian

6

Alat

6

Bahan

7

Prosedur Penelitian

7

HASIL DAN PEMBAHASAN

10

Konsentrasi Gas Pencemar Setelah Melewati Plat Elektroda Aluminium, Plat
Elektroda Tembaga, dan Plat Elektroda Seng
10
Konsentrasi Gas Pencemar Setelah Melewati Elektroda Tembaga Bertegangan
50, 100, 200, dan 400 Volt
14
Hasil Karakterisasi XRD Bahan Plat Sebelum dan Sesudah Perlakuan

16

Tampak Fisik Plat Elektroda Sebelum dan Sesudah Perlakuan

19

SIMPULAN DAN SARAN

20

Simpulan

20

Saran

20

DAFTAR PUSTAKA

22

LAMPIRAN

23

RIWAYAT HIDUP

27

xi

DAFTAR GAMBAR
1
2
3

4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

Knalpot (saluran gas buang) sepeda motor
Medan listrik di antara dua elektroda
(a) Dipol-dipol listrik yang tersebar secara acak dari suatu dielektrik
polar tanpa kehadiran medan listrik (b) dalam pengaruh medan listrik
luar, dipol-dipol menyearahkan dirinya sejajar dengan arah medan listrik
Medan listrik antara plat elektroda (a) tanpa dielektrik (b) dengan
dielektrik
Elektroda penangkap gas plat paralel (a) tampak dalam (b) tampak luar
Desain penyangga plat-plat elektroda berbentuk persegi
Penyangga plat berbahan akrilik dengan celah (a) sebelum diletakkan
plat (b) setelah diletakkan plat-plat tembaga dan dihubungkan kawat
Wadah balok akrilik (a) sebelum diisi plat (b) setelah diisi plat
Nilai rata-rata konsentrasi gas CO setelah melewati plat elektroda
aluminium, plat elektroda tembaga, dan plat elektroda seng
Nilai rata-rata konsentrasi gas NO setelah melewati plat elektroda
aluminium, plat elektroda tembaga, dan plat elektroda seng
Nilai rata-rata konsentrasi gas SO2 setelah melewati plat elektroda
aluminium, plat elektroda tembaga, dan plat elektroda seng
Nilai rata-rata konsentrasi CO setelah melewati plat elektroda tembaga
bertegangan 50, 100, 200, dan 400 volt
Nilai rata-rata konsentrasi NO setelah melewati plat elektroda tembaga
bertegangan 50, 100, 200, dan 400 volt
Nilai rata-rata konsentrasi SO2 setelah melewati plat elektroda tembaga
bertegangan 50, 100, 200, dan 400 volt
Pola XRD plat elektroda aluminium (a) sebelum perlakuan (b) sesudah
perlakuan
Pola XRD plat elektroda tembaga (a) sebelum perlakuan (b) sesudah
perlakuan
Pola XRD plat elektroda seng (a) sebelum perlakuan (b) sesudah
perlakuan
Contoh plat aluminium (a) sebelum perlakuan (b) sesudah perlakuan
Contoh plat tembaga (a) sebelum perlakuan (b) sesudah perlakuan
Contoh plat seng (a) sebelum perlakuan (b) sesudah perlakuan

4
5

6
6
7
8
9
9
12
12
13
15
15
16
17
18
18
19
19
20

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4

Diagram alir penelitian
Contoh data kandungan gas buang sepeda motor yang melewati plat
aluminium (ulangan)
Data Joint Commite on Powder Diffraction Standars (JCPDS) (a)
aluminium, (b) tembaga, dan (c) seng
Tahapan penentuan luas fasa total dan luas fasa kristalin

23
23
24
25

1

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Sarana transportasi seakan menjadi kebutuhan primer dalam kehidupan
masyarakat modern saat ini, baik sarana transportasi darat, laut, maupun udara.
Dari berbagai jenis sarana transportasi yang ada di Indonesia, sepeda motorlah
yang paling banyak jumlahnya.1 Tingginya ongkos kendaraan umum seiring
dengan naiknya harga BBM bisa menjadi penyebab warga kota lebih memilih
menggunakan kendaraan pribadi seperti sepeda motor yang dinilai lebih nyaman
dan praktis atau cepat. Beberapa alasan lain orang lebih memilih sepeda motor
untuk memenuhi kebutuhan transportasi mereka diantaranya harga beli yang
terjangkau, irit BBM, biaya parkir murah, dan minim hambatan saat macet karena
ukurannya yang ramping. Dengan demikian, terjadi peningkatan jumlah sepeda
motor setiap tahunnya. Pada tahun 1987 jumlah sepeda motor di Indonesia ialah
5554305 buah, sedangkan tahun 2011 telah mencapai 68839341 buah.1
Jumlah sepeda motor yang terus bertambah setiap tahun memiliki korelasi
positif dengan tingkat pencemaran udara. Bila pembakaran pada motor bensin
terjadi secara sempurna, motor akan menghasilkan gas buang yang mengandung
senyawa-senyawa sebagai berikut.2
C8H18 + 12 O2 + 47N2  8CO2 + 9H2O + 47N2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . (1)
Sementara bila selama proses pembakaran terdapat perbandingan kandungan
bahan bakar yang lebih banyak dari oksigen, akan terjadi pembakaran tidak
sempurna pada motor bensin. Proses pembakaran tidak sempurna menghasilkan
gas buang yang dapat menimbulkan polusi udara karena mengandung unsur-unsur
sebagai berikut.
C8H18 + O2 + N2  CO + CO2 + HC + NOx + SO2 + partikel . . . . . . . . . (2)
Polutan-polutan tersebut baik secara langsung maupun tidak langsung
memberikan efek negatif bagi manusia seperti pembentukan karboksihemoglobin
(COHb) dari pengikatan CO dengan hemoglobin, gangguan saluran pernafasan,
dan hujan asam yang disebabkan reaksi antara NO atau SOx dengan air di udara.3
Salah satu upaya untuk mengurangi kadar emisi sepeda motor, khususnya
CO, NO, dan SO2, adalah meletakkan elektroda-elektroda penangkap gas yang
telah dialiri arus listrik di belakang knalpot. Elektroda-elektroda tersebut
dihubungkan dengan sumber tegangan DC. Ada elektroda yang diberi potensial
positif dan ada pula elektroda yang diberi potensial nol (ground). Medan listrik
yang timbul diantara elektroda berpotensial positif dengan elektroda berpotensial
nol akan mempolarisasi gas emisi. Jika gaya elektrostatik yang bekerja antara
elektroda bermuatan positif dengan molekul gas emisi tidak seimbang, molekul
dapat bergerak menuju salah satu sisi plat elektroda bermuatan positif tersebut.
Gas yang telah menuju elektroda akan tertahan selama adanya medan listrik
dan selanjutnya menempel pada bahan elektroda. Kemampuan penangkap gas itu
sendiri dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya tegangan yang digunakan,
luas penampang elektroda, debit aliran udara dan diameter partikel.

2
Perumusan Masalah
Berbekal latar belakang di atas, penelitian ini memiliki rumusan masalah
mengenai bagaimana bahan elektroda dan besar tegangan yang diberikan pada
elektroda penangkap gas dapat mempengaruhi kemampuannya dalam mengurangi
kadar emisi pencemar lingkungan (CO, NO, dan SO2) pada gas buang sepeda
motor.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dilakukannya penelitian ini yaitu untuk mengetahui
pengaruh bahan elektroda dan besar tegangan yang diberikan pada elektroda
penangkap gas terhadap kemampuannya dalam mengurangi kadar emisi CO, NO,
dan SO2 pada gas buang sepeda motor.
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini diantaranya :
1. Memberi informasi dan rekomendasi kepada masyarakat, khususnya pengguna
dan produsen sepeda motor, mengenai metode penurunan kadar emisi gas
buang yang mudah dilakukan.
2. Adanya cara alternatif untuk menurunkan pencemaran lingkungan.
3. Menjadi referensi untuk penelitian selanjutnya yang berkaitan dengan
permasalahan serupa.
Hipotesis
Kinerja sebuah elektroda penangkap gas dipengaruhi bahan elektroda dan
besar tegangan yang digunakan. Bahan elektroda dan besar tegangan yang
menghasilkan kuat medan listrik lebih besar akan semakin menurunkan kadar
emisi CO, NO, dan SO2 pada gas buang sepeda motor.

TINJAUAN PUSTAKA
Gas Buang Sepeda Motor (CO, NO, dan SO2)
Beberapa senyawa yang dikandung gas buang sepeda motor termasuk
kedalam polutan, diantaranya CO, NO, dan SO2. Gas CO tidak berwarna, berbau,
maupun berasa, dan tergolong mudah terbakar serta beracun.4 Pembentukan
karboksihemoglobin (HbCO) 240 kali lebih stabil dibandingkan oksihemoglobin
(HbO2).5 Kondisi tersebut akan menyebabkan pasokan oksigen ke seluruh tubuh

3
menurun tajam, sehingga melemahkan kontraksi jantung dan menurunkan volume
darah yang didistribusikan.
Pada CO terdapat dua ikatan kovalen dan satu ikatan kovalen koordinat
antara atom karbon dan oksigen. Perbedaan muatan formal dan elektronegativitas
saling meniadakan, sehingga terdapat momen dipol yang kecil dengan kutub
negatif di atom karbon, walaupun oksigen memiliki elektronegativitas yang lebih
besar. Alasannya adalah orbital molekul yang terpenuhi paling tinggi memiliki
energi yang lebih dekat dengan orbital p karbon, yang berarti bahwa terdapat
rapatan elektron yang lebih besar dekat karbon. Selain itu, elektronegativitas
karbon yang lebih rendah menghasilkan ”awan elektron” yang lebih baur sehingga
menambah momen dipol. Hal ini juga merupakan alasan mengapa kebanyakan
reaksi kimia yang melibatkan CO terjadi pada atom karbon, bukan pada atom
oksigen. 6
NO merupakan emisi gas buang yang tidak berwarna, tidak berbau, dan
dihasilkan akibat suhu kerja yang tinggi. NO disebabkan oleh reaksi unsur-unsur
N2 dan O2 pada temperatur 1800-2000 oC.2 NO yang berada di udara dapat
membentuk partikel oksida nitrogen seperti nitrat yang berukuran sangat halus
sehingga dapat masuk ke jaringan sensitif paru-paru dan menyebabkan atau
memperburuk penyakit pernapasan seperti bronkhitis dan emphisema.5
NO mempunyai jumlah elektron yang ganjil. Molekul apapun yang
mempunyai jumlah elektron ganjil tidak akan dapat memenuhi aturan oktet (sering
ditemukan dalam atom nitrogen). Sama seperti CO, NO juga bersifat polar.
Momen dipol adalah suatu ukuran terhadap derajat kepolaran. Besar momen dipol
suatu molekul secara langsung bergantung pada besarnya muatan pecahan dan
jarak pemisahan muatan negatif dan positif.7
Gas buang kendaraan dapat mengandung SO2 dikarenakan pembakaran
bensin bercampur dengan pelumas atau oli. Kebanyakan oli yang dijual di pasaran
mengandung sulfur di dalamnya. SO2 sangat mudah terlarut dalam air, memiliki
bau namun tidak berwarna, tidak flammable, maupun tidak explosive. Sebagai
pencemar, SO2 diperkirakan memiliki waktu tinggal di dalam udara selama 2-4
hari.8 Bagi kesehatan manusia, SO2 menyebabkan penyakit pernapasan ataupun
kesulitan bernapas.5 SO2 yang terlarut dalam uap air akan membentuk asam dan
turun sebagai hujan asam. Pemaparan belerang dioksida berlebihan pada daun
menyebabkan kerusakan pada parenkim dalam mesopil diikuti oleh bagian
palisade. Efek belerang dioksida juga dapat merusak material pembuat dinding
bangunan salah satunya menyebabkan korosi.8
Sementara pada struktur molekul SO2 terdapat pasangan elektron yang
tidak terbagi pada kulit valensi belerang. SO2 terdiri dari satu ikatan tunggal dan
satu ikatan rangkap dua.9 SO2 memiliki geometri menekuk sehingga dikatakan
polar karena kedua momen dipol tidak saling meniadakan satu sama lain. Ukuran
kestabilan molekul terletak pada energi ikatannya, yang merupakan perubahan
entalpi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan tertentu dalam satu molekul

4
gas. Energi ikatan molekul diatomik untuk ikatan C≡O, O═S, N═O dan N―O
secara berturut-turut yaitu 1071 kJ/mol, 469 kJ/mol, 605 kJ/mol dan 176 kJ/mol.10

Gambar 1 Knalpot (saluran gas buang) sepeda motor
Medan Listrik di antara Plat Elektroda Sejajar
Oleh Michael Faraday medan listrik digambarkan sebagai vektor garis
medan listrik yang keluar dari muatan positif dan masuk ke muatan negatif. Pada
setiap titik di dalam medan listrik ada suatu kuantitas yang menyatakan tingkat
kekuatan medan tersebut, yang disebut kuat medan listrik. Kuat medan listrik
yang semakin besar digambarkan dengan garis medan yang semakin rapat. Kuat
medan listrik (E) di sebuah titik dapat ditentukan dari gaya per satuan muatan
yang dialami oleh sebuah muatan di titik tersebut. Secara matematis dapat ditulis
sebagai:
E=

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (3)

Elektroda adalah konduktor yang digunakan untuk bersentuhan dengan
bagian atau media non-logam dari sebuah sirkuit. Elektroda dapat berupa lapisanlapisan logam yang tipis. Ketika dua buah elektroda sejajar terhubung pada piranti
yang bermuatan, contohnya seperti baterai, seperti yang diilustrasikan pada
Gambar 2, muatan dipindahkan dari satu konduktor ke konduktor lainnya sampai
perbedaan potensial antara konduktor-konduktor tersebut sama dengan beda
potensial antara ujung-ujung baterai.11 Perbedaan potensial pada kedua elektroda
terjadi akibat muatan-muatan yang sama dan berlawanan tanda yang dimiliki
kedua elektroda tersebut. Jumlah muatan pada elektroda bergantung pada
perbedaan potensial, luas dan jarak antar elektroda.
Dua plat elektroda yang dihubungkan ke sumber tegangan akan
menghasilkan medan listrik di antara kedua elektroda tersebut. Karena medan
listrik antara bidang-bidang plat elektroda bersifat seragam12, perbedaan potensial
antara bidang sama dengan medan dikali jarak pemisah13 :
V = Es

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (4)

5
Persamaan di atas menunjukkan bahwa semakin besar tegangan yang diberikan
pada kedua elektroda maka medan listrik yang dihasilkan akan semakin besar.
Suatu bahan yang memiliki daya hantar arus yang sangat kecil disebut
bahan dielektrik. Momen dipol pada dielektrik secara normal tersebar acak seperti
ilustrasi pada Gambar 3 (a). Namun, dalam pengaruh medan listrik di antara dua
elektroda sejajar, momen dipol menerima suatu gaya torka yang memaksa momen
dipol tersebut menyearahkan diri dengan arah medan listrik seperti yang
diilustrasikan pada Gambar 3 (b). Kemampuan momen dipol untuk menyearahkan
diri dengan medan listrik bergantung pada kuat medan dan temperatur.11
Pengaruh total dari polarisasi suatu dielektrik homogen adalah hadirnya
muatan permukaan pada bidang batas antara dielektrik dengan plat elektroda.
Muatan yang terikat pada dielektrik ini menghasilkan medan listrik yang
berlawanan dengan arah medan listrik yang disebabkan oleh muatan-muatan
bebas pada konduktor-konduktor. Akibatnya, medan listrik di antara plat elektroda
menjadi lebih lemah seperti diilustrasikan pada Gambar 4.
Jika medan listrik awal antara keping-keping suatu kapasitor tanpa
dielektrik adalah E0, medan dalam dielektrik adalah :
E=

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (5)

dimana Ƙ adalah konstanta dielektrik. Untuk suatu plat elektroda sejajar dengan
jarak pemisah s, perbedaan potensial antara plat adalah :
V = Es =

=

. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . (6)

dimana V adalah perbedaan potensial dengan dielektrik dan Vo =
perbedaan potensial awal tanpa dielektrik.11

Gambar 2 Medan listrik di antara dua elektroda

adalah

6

(a)

(b)

Gambar 3 (a) Dipol-dipol listrik yang tersebar secara acak dari suatu dielektrik
polar tanpa kehadiran medan listrik (b) dalam pengaruh medan listrik
luar, dipol-dipol menyearahkan dirinya sejajar dengan arah medan
listrik

Gambar 4 Medan listrik antara plat elektroda (a) tanpa dielektrik (b) dengan
dielektrik

METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Pembuatan elektroda penangkap gas berlangsung di Bengkel Departemen
Fisika Institut Pertanian Bogor sejak bulan Februari sampai Mei 2014, sementara
pengujian kadar emisi sepeda motor sebelum dan sesudah melewati elektroda
penangkap gas dilaksanakan di Laboratorium Uji Kualitas Udara dan Kebisingan
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Pertanian Bogor.
Alat
Penelitian ini menggunakan beberapa alat diantaranya satu buah sepeda
motor Honda Supra X 125D keluaran tahun 2008, seperangkat alat uji konsentrasi
emisi kendaraan (Portable Flue Gas Analyser Lancom 4), sumber tegangan DC,
kabel, gunting, lem, penggaris, saklar, dan alat lainnya untuk pembuatan elektroda
penangkap gas.

7
Bahan
Gas pencemar lingkungan dari knalpot sebuah sepeda motor, plat elektroda
aluminium, plat elektroda tembaga, plat elektroda seng, dan akrilik (isolator)
merupakan bahan yang digunakan.
Prosedur Penelitian
Dalam penelitian ini terdapat beberapa tahapan yang dilakukan untuk
mendapatkan hasil penelitian yang sesuai, yaitu sebagai berikut:
Studi literatur
Tahap ini merupakan penelusuran secara pustaka mengenai teknik
pembuatan plat elektroda agar memiliki prinsip kerja sesuai tujuan penelitian.
Penelusuran dimulai dari mencari tahu bahan-bahan yang bisa digunakan dan
dibentuk sesuai tujuan, rentang tegangan DC tertentu yang bisa diberikan untuk
setiap bahan elektroda, bahan perekat yang dapat digunakan, dan teori-teori dari
buku maupun jurnal yang dapat mendukung penelitian ini. Studi pustaka akan
membantu penulis dalam mengembangkan hasil penelitian yang diperoleh dari
beberapa pengujian atau eksperimen yang dilakukan.
Pembuatan desain elektroda penangkap gas
Sebelum dibuat, elektroda penangkap gas didesain terlebih dahulu
menggunakan perangkat Google Sketchup versi 8. Saat pengujian berlangsung,
elektroda penangkap gas diletakkan di belakang knalpot motor. Oleh karena itu,
ukuran elektroda disesuaikan dengan bahan baku yang tersedia dan knalpot motor
yang digunakan. Bentuk elektroda yang diinginkan ditunjukkan pada Gambar 5
(a) dan (b).

(a)

(b)

Gambar 5 Elektroda penangkap gas plat paralel (a) tampak dalam (b) tampak
luar

8
Elektroda penangkap gas tersebut terdiri dari balok berbahan akrilik (isolator)
sebagai casing atau wadah dari plat-plat tipis berbentuk persegi yang bersifat
konduktor. Wadah berbentuk balok itu ditetapkan dengan panjang 50 cm, lebar 13
cm, dan tinggi 13 cm, sedangkan ukuran platnya yaitu 12.5 cm x 12.5 cm.
Plat-plat tipis yang berperan sebagai elektroda tersebut disusun secara
paralel dan dihubungkan dengan kawat antara plat yang satu dengan yang lain
sehingga arus listrik dapat mengalir dari plat pertama hingga terakhir. Agar plat
dapat tersusun paralel, dibuat sejenis penyangga berbahan akrilik pula yang
berbentuk mirip sisir dua sisi seperti pada Gambar 6.

Gambar 6 Desain penyangga plat-plat elektroda berbentuk persegi
Garis-garis pada gambar tersebut merupakan celah-celah tempat diletakannya
plat-plat tipis berbentuk persegi. Jumlah garis menunjukkan jumlah plat yang
harus dibuat. Panjang garis atau celah sama dengan panjang plat. Sementara jarak
antar garisnya sama dengan jarak antar plat. Asumsi penulis yakni semakin kecil
jarak antar plat, semakin besar medan listrik yang dapat dihasilkan dengan
pemberian besar tegangan tertentu. Maka jarak antar plat ditetapkan sebesar 0.5
cm.
Pembuatan elektroda penangkap Gas
Terdapat tiga variasi bahan yang digunakan untuk membuat plat-plat
elektroda, yaitu aluminium, tembaga, dan seng. Masing-masing bahan dipotong
persegi dengan ukuran 12.5 cm x 12.5 cm sebanyak 39 buah. Tebal setiap plat
adalah 0.3 mm. Plat-plat yang sudah dipotong, diamplas setiap sisinya agar lebih
rata dan halus. Kemudian salah satu sisi permukaan plat dilubangi pada bagian
tengahnya menggunakan paku dan palu untuk tempat masuknya kawat
penghubung. Kawat penghubung merupakan penghantar arus listrik dari sumber
tegangan DC menuju plat pertama hingga plat ke-39.
Masing-masing elektroda penangkap gas membutuhkan dua buah
penyangga plat dan satu buah wadah balok (tempat diletakannya plat-plat
elektroda). Untuk satu buah penyangga, akrilik dipotong dengan ukuran 13 cm x
20 cm. Dengan menggunakan gergaji, dibuat celah pertama sepanjang 12.5 cm
dari sisi sebelah kanan. Kemudian dari sisi sebelah kiri dibuat pula celah kedua
sepanjang 12.5 cm juga, dengan jarak 0.5 cm dari celah pertama. Selanjutnya
dibuat celah ketiga dari sisi sebelah kanan dengan panjang dan jarak yang sama
seperti sebelumnya. Begitu seterusnya sampai celah berjumlah 39 buah seperti
yang ditunjukkan pada Gambar 7 (a).

9
Plat tembaga yang berjumlah 39 buah, direkatkan pada dua penyangga
akrilik agar dapat tersusun paralel. Penyangga direkatkan pada bagian atas dan
bawah plat. Begitupula untuk plat seng dan plat aluminium. Setelah rekat,
dilanjutkan dengan memasukkan kawat konduktor melewati lubang yang telah
dibuat pada masing-masing plat tadi. Hasilnya akan seperti Gambar 7 (b).

(a)
(b)
Gambar 7 Penyangga plat berbahan akrilik dengan celah (a) sebelum diletakkan
plat (b) setelah diletakkan plat-plat tembaga dan dihubungkan kawat
Untuk satu buah wadah balok, mula-mula akrilik dipotong dengan ukuran
50 cm x 13 cm sebanyak empat buah dan ukuran 13 cm x 13 cm sebanyak dua
buah. Akrilik persegi yang berukuran 13 cm x 13 cm tersebut diberi lubang
dengan diameter 9 cm (menyesuaikan diameter knalpot motor). Salah satu lubang
digunakan sebagai tempat masuknya gas buang sepeda motor, sedangkan lubang
lainnya digunakan sebagai tempat diletakannya probe sensor alat uji konsentrasi
emisi kendaraan. Potongan-potongan akrilik tersebut direkatkan hingga
membentuk balok seperti pada Gambar 8 (a) dan (b).

(a)
(b)
Gambar 8 Wadah balok akrilik (a) sebelum diisi plat (b) setelah diisi plat
Wadah balok tersebut mempunyai salah satu sisi yang bisa dibuka-tutup seperti
pintu agar jenis plat bisa diganti-ganti saat pengujian, sehingga wadah balok yang
dibuat cukup satu buah saja.
Pengujian elektroda penangkap gas
Langkah awal pada tahap ini adalah mengetahui apakah kawat terhubung
dari plat pertama hingga plat ke-39, yaitu dengan cara menghubungkan elektroda
ke sumber tegangan DC. Plat urutan ganjil dihubungkan ke potensial positif,
sementara plat urutan genap dihubungkan ke potensial nol atau ground. Kemudian

10
setiap pasangan plat (plat bermuatan positif dan plat tidak bermuatan) diukur beda
potensialnya menggunakan multimeter. Setelah dipastikan bahwa kawat
terhubung ke setiap plat, plat-plat tersebut dimasukkan ke dalam balok akrilik dan
balok tersebut diletakkan tepat di belakang knalpot. Agar tidak terjadi kebocoran
gas di sekeliling elektroda, maka setiap sisi wadah balok yang bercelah diberi
lakban, sedangkan lubang tempat masuknya gas buang sepeda motor ditutup
plastik dan karet ban bekas.
Selanjutnya, mesin motor dipanaskan selama 3 menit. Kemudian display
alat uji konsentrasi emisi kendaraan dihubungkan ke sebuah laptop melalui kabel
USB. Hal tersebut dilakukan dengan tujuan untuk pembacaan data konsentrasi
emisi sepeda motor oleh sensor ke dalam perangkat lunak Insight®. Pengujian
elektroda penangkap gas pada sepeda motor dilakukan selama 10 menit dengan
pergantian besar tegangan setiap 2 menit sekali, mulai dari 0, 50, 100, 200, dan
400 volt dan dilakukan pengulangan sebanyak satu kali..
Setiap selesai satu kali pengujian elektroda penangkap gas pada sepeda
motor, sensor alat uji konsentrasi emisi kendaraan tersebut harus di purging atau
dikalibrasi sampai tidak ada gas emisi yang menempel pada sensor dan terbaca
oleh sensor lagi. Setelah sensor netral kembali, pengujian selanjutnya dapat
dilakukan. Seluruh langkah pengujian tersebut dilakukan pada plat aluminium,
plat tembaga, dan plat seng secara bergantian.
Setelah itu, sampel plat aluminium, plat tembaga, dan plat seng sebelum
dan sesudah pengujian (sebelum dan sesudah menangkap gas emisi sepeda motor)
dikarakterisasi menggunakan XRD (X-Ray Diffraction) untuk dilihat
perbedaannya.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Konsentrasi Gas Pencemar Setelah Melewati Plat Elektroda Aluminium, Plat
Elektroda Tembaga, dan Plat Elektroda Seng
Pertama kali melakukan pengujian, sepeda motor yang digunakan ialah
Honda Astrea keluaran tahun 1999. Seperti yang dijelaskan pada prosedur
penelitian bahwa wadah balok yang berisi plat elektroda diletakkan tepat di
belakang knalpot sepeda motor. Agar gas emisi tidak keluar ke udara bebas, maka
celah-celah di setiap sisi balok ditutup menggunakan double tip, sedangkan celah
antara mulut lubang balok dengan knalpot ditutup menggunakan lilin mainan.
Ilustrasinya dapat dilihat pada Gambar 8(b). Dipilihnya lilin mainan untuk
menutup celah dikarenakan lilin mainan mudah dibentuk dan gas akan sulit
menembus bahan seperti lilin tersebut.
Saat itu mesin motor dipanaskan selama 5 menit, kemudian konsentrasi
gas emisi diukur selama 15 menit tanpa menghubungkan plat elektroda ke sumber
tegangan DC. Konsentrasi gas emisi yang terukur dianggap sebagai data sebelum
melewati medan listrik. Waktu 15 menit dinilai terlalu lama karena setiap selesai
pengukuran, probe sensor harus dikalibarasi atau di purging sampai tidak ada gas
emisi yang menempel atau terbaca oleh sensor lagi. Oleh karena itu, pengukuran
selanjutnya dilakukan selama 10 menit saja. Konsentrasi gas emisi diukur kembali

11
dengan kondisi plat-plat elektroda diberi tegangan sebesar 100 volt. Konsentrasi
yang terbaca dianggap sebagai data setelah melewati medan listrik. Pengukuranpengukuran tersebut dilakukan bergantian antara plat elektroda aluminium dengan
plat elektroda seng.
Banyak kesalahan yang timbul saat proses pengukuran berlangsung,
diantaranya mesin sepeda motor Honda Astrea sering mati tiba-tiba, terjadi
kebocoran oli, lilin mainan meleleh sehingga tidak rekat lagi, terjadi kebocoran
gas di sisi-sisi balok akrilik dan di antara mulut lubang akrilik dengan knalpot,
serta kesalahan penempatan probe sensor alat uji emisi yang membuat
perhitungan konsentrasi menjadi terakumulasi. Konsentrasi CO, NO, dan SO2
yang terukur mencapai ratusan ribu ppm. Nilai-nilai konsentrasi CO, NO, dan SO2
sesudah melewati medan listrik justru lebih besar dibanding sebelum melewati
medan listrik, sehingga pengujian elektroda penangkap gas dihentikan sebelum
selesai (elektroda plat tembaga tidak diuji).
Setelah pengujian pertama gagal, dicoba pengujian lagi dengan teknik
yang berbeda. Kali ini digunakan sepeda motor dengan mesin yang lebih stabil
dan memiliki gas emisi yang lebih sedikit yaitu Honda Supra X 125D keluaran
tahun 2008. Untuk mencegah gas emisi keluar ke udara bebas, maka celah di
setiap sisi balok ditutup menggunakan lakban, sedangkan celah antara mulut
lubang balok dengan knalpot ditutup menggunakan plastik dan karet ban bekas.
Tahapan yang dilakukan pada pengujian kedua ini sesuai dengan yang telah ditulis
pada bab metode sub bab prosedur penelitian. Tahapan itulah yang menghasilkan
data lebih baik dibandingkan data pada pengujian elektroda penangkap gas
pertama kali.
Nilai 1 ppm setara dengan 1.164 mg/m3, sementara 1 mg/m3 sama dengan
0.859 ppm. Nilai rata-rata konsentrasi gas CO, NO, dan SO2 sebelum melewati
medan listrik (tanpa melewati elektroda) yaitu 18496 ppm, 14.637 ppm, dan
562.17 ppm. Untuk pengukuran konsentrasi gas pencemar yang melewati plat
elektroda aluminium, data diperoleh setiap 3 detik sekali dalam waktu 3 menit,
sehingga data berjumlah 60 buah. Kemudian diambil nilai rata-rata dari data
tersebut. Pengujian diulang sebanyak satu kali dan nilai-nilai konsentrasi CO, NO,
dan SO2 pada data ulangan juga diambil rata-ratanya. Kedua nilai rata-rata
dijumlah, lalu dibagi dua, dan hasilnya dimasukkan ke dalam grafik.
Alat uji emisi kendaraan harus di purging atau dikalibrasi selama 30 menit
untuk satu kali uji. Oleh karena itu, pengukuran konsentrasi gas pencemar yang
melewati plat elektroda tembaga dan plat elektroda seng dipercepat menjadi 2
menit dengan pengambilan data setiap 2 detik sekali dan pengulangan sebanyak
satu kali. Jadi, jumlah data akan sama yaitu 60 buah untuk satu kali pengujian.
Ketiga jenis plat elektroda diletakkan di belakang knalpot sepeda motor dan
dikenakan tegangan yang sama yaitu sebesar 100 volt.
Nilai konsentrasi CO setelah melewati medan listrik yang dihasilkan dari
plat elektroda berbahan aluminium, tembaga, dan seng secara berturut-turut ialah
23240 ppm atau 27051.36 mg/m3, 20792 ppm atau 24201.888 mg/m3, dan 22437
ppm atau 26116.668 mg/m3. Gas CO yang melewati medan listrik dari plat
elektroda tembaga memiliki konsentrasi paling rendah dibandingkan gas CO yang
melewati medan listrik dari plat elektroda aluminium ataupun seng seperti yang
terlihat pada Gambar 9. Arus yang mengalir pada plat-plat elektroda kurang dari 1
mA, sehingga besar arus tidak terbaca pada display sumber tegangan.

Konsentrasi CO (ppm)

12
23500
23000
22500
22000
21500
21000
20500
20000
19500
Aluminium

Tembaga

Seng

Jenis Bahan
Gambar 9 Nilai rata-rata konsentrasi gas CO setelah melewati plat elektroda
aluminium, plat elektroda tembaga, dan plat elektroda seng
Ada dua nilai rata-rata konsentrasi NO untuk setiap jenis plat, yaitu nilai
rata-rata konsentrasi NO dari data pengujian dan nilai rata-rata konsentrasi NO
dari data ulangannya. Kedua nilai rata-rata tersebut dijumlah, lalu dibagi dua,
sehingga hasilnya tertera seperti pada Gambar 10. Nilai rata-rata konsentrasi NO
setelah melewati medan listrik yang dihasilkan dari plat elektroda aluminium ialah
18.384 ppm atau 21.399 mg/m3. Sedangkan nilai rata-rata konsentrasi NO setelah
melewati medan listrik yang dihasilkan dari plat elektroda berbahan tembaga yaitu
sebesar 16.353 ppm atau setara dengan 19.035 mg/m3. Terakhir, nilai rata-rata
konsentrasi konsentrasi NO setelah melewati medan listrik yang dihasilkan dari
plat elektroda berbahan seng adalah 17.664 ppm atau 20.561 mg/m3.
Diperoleh juga nilai rata-rata konsentrasi SO2 yang terbaca oleh sensor di
ujung plat aluminium terakhir (ke-39) yaitu sebesar 337.11 ppm atau setara
dengan 392.396 mg/m3. Untuk nilai rata-rata konsentrasi SO2 yang terbaca oleh
sensor di ujung plat tembaga terakhir ialah 151.61 ppm atau 176.474 mg/m3, dan
nilai rata-rata konsentrasi SO2 yang terbaca oleh sensor di ujung plat seng terakhir
adalah 166.67 ppm atau 194 mg/m3. Nilai-nilai tersebut membentuk grafik seperti
yang ditunjukkan Gambar 11.

Konsentrasi NO (ppm)

19
18.5
18
17.5
17
16.5
16
15.5
15
Aluminium

Tembaga

Seng

Jenis Bahan
Gambar 10 Nilai rata-rata konsentrasi gas NO setelah melewati plat elektroda
aluminium, plat elektroda tembaga, dan plat elektroda seng

13

Konsentrasi SO2 (ppm)

400
350
300
250
200
150
100
50
0
Aluminium

Tembaga

Seng

Jenis Bahan
Gambar 11 Nilai rata-rata konsentrasi gas SO2 setelah melewati plat elektroda
aluminium, plat elektroda tembaga, dan plat elektroda seng
Jika dibandingkan nilai konsentrasi CO, NO, dan SO2 sebelum dan
sesudah melewati medan listrik, hanya konsentrasi SO2 saja yang mengalami
penurunan. Pada awal pengukuran kadar emisi sepeda motor, yakni pengukuran
konsentrasi CO, NO, dan SO2 sebelum melewati medan listrik, kondisi mesin
motor belum panas karena masih awal pemakaian. Sehingga kadar emisi yang
dikeluarkan masih rendah. Semakin lama mesin motor dinyalakan, cenderung
semakin bertambah pula emisi yang dikeluarkan dari knalpot. Hal tersebut
menyebabkan konsentrasi CO dan NO sesudah melewati medan listrik lebih besar
dibandingkan konsentrasi CO dan NO sebelum melewati medan listrik. Dapat
disimpulkan bahwa medan listrik yang dilewati gas emisi sepeda motor belum
cukup menahan gas CO dan NO.
Berdasarkan grafik yang diperoleh dari nilai rata-rata konsentrasi CO, NO,
dan SO2 yang melewati masing-masing jenis plat elektroda dengan tegangan 100
volt selama waktu tertentu, ketiga gas pencemar yang melewati medan listrik dari
plat elektroda berbahan tembaga memiliki konsentrasi paling rendah dibandingkan
setelah melewati medan listrik dari plat berbahan aluminium atau seng. Hal ini
menunjukkan bahwa medan listrik yang dihasilkan plat elektroda berbahan
tembaga lebih besar, sehingga dapat mereduksi konsentrasi gas pencemar lebih
banyak.
Diketahui bahwa konduktivitas listrik yang dimiliki tembaga lebih besar
dibanding konduktivitas listrik aluminium atau seng. Nilai konduktivitas listrik
bahan tembaga yakni 5.9 x 107 S/m. Sementara bahan seng dan aluminium
memiliki nilai konduktivitas listrik sebesar 3.8 x 107 S/m dan 1.7 x 107 S/m.
Konduktivitas listrik suatu bahan dipengaruhi oleh rapat muatan yang dimiliki
bahan itu sendiri. Semakin rapat muatan pada bahan, maka semakin mudah bahan
tersebut menghantarkan listrik. Sementara hubungan antara rapat muatan dengan
medan listrik ialah berbanding lurus.

14
Konsentrasi Gas Pencemar Setelah Melewati Elektroda Tembaga
Bertegangan 50, 100, 200, dan 400 Volt
Pada analisis sebelumnya, hasil yang didapat menunjukkan bahwa bahan
tembaga lebih berpengaruh dalam menurunkan konsentrasi gas pencemar daripada
bahan plat lainnya. Oleh karena itu, analisis selanjutnya dilakukan pada bahan plat
tembaga saja. Pengujian dilakukan selama 10 menit dengan pergantian besar
tegangan setiap 2 menit sekali dimulai dari 50, 100, 200, dan 400 volt dan interval
pembacaan data setiap 2 detik. Setelah itu, dilakukan satu kali ulangan. Nilai ratarata konsentrasi CO setelah melewati plat tembaga yang diberi tegangan 50, 100,
200, dan 400 volt dapat dilihat pada Gambar 12.
Ketika plat elektroda tembaga diberi tegangan sebesar 50 volt, diperoleh
nilai rata-rata konsentrasi CO sebesar 21766 ppm atau setara dengan 25335.624
mg/m3. Sementara untuk nilai rata-rata konsentrasi CO yang terukur setelah
melewati plat elektroda tembaga pada tegangan 100, 200, dan 400 volt secara
berturut-turut yaitu 20792 ppm atau 24201.888 mg/m3, 22799 ppm atau
26538.036 mg/m3, dan 22046 ppm atau 25661.544 mg/m3. Nilai rata-rata
konsentrasi CO pada masing-masing tegangan diperoleh dengan cara yang sama
seperti mendapatkan nilai rata-rata konsentrasi CO setelah melewati setiap jenis
plat pada analisis sebelumnya.
Nilai rata-rata konsentrasi CO menurun di tegangan 100 volt. Namun,
mengalami kenaikan kembali pada tegangan 200 volt. Hal ini terjadi karena
semakin lama mesin motor dinyalakan (pembakaran berlangsung), semakin tinggi
temperatur gas buang yang dihasilkan. Gas pencemar yang memiliki temperatur
relatif tinggi cenderung sulit terpolarisasi oleh medan listrik karena gerak molekul
pada gas pencemar yang semakin acak. Jadi medan listrik yang dihasilkan dari
plat elektroda tembaga bertegangan 200 volt tidak mampu membuat gas CO
dengan temperatur saat itu, menempel pada salah satu sisi plat.
Saat tegangan diatur menjadi 400 volt, konsentrasi CO menurun kembali
secara perlahan. Hal ini disebabkan oleh perubahan medan listrik dari 200 volt
menjadi 400 volt yang menambah kuat medan listrik diantara plat elektroda.
Selain itu, kondisi temperatur gas CO di dalam plat elektroda mulai stabil atau
menyesuaikan lingkungan. Dengan demikian, gas CO dapat ditahan di salah satu
sisi plat oleh pengaruh medan listrik. Konsentrasi CO yang terukur oleh alat uji
pun menurun.
Nilai rata-rata konsentrasi NO setelah melewati medan listrik yang
dihasilkan dari plat elektroda tembaga pada tegangan 50, 100, 200, dan 400 volt
secara berturut-turut ialah 16.002 ppm, 16.353 ppm, 17.676 ppm, 17.676 ppm.
Bila dikonversi ke dalam bentuk massa per volume akan setara dengan 18.626
mg/m3, 19.035 mg/m3, dan 20.575 mg/m3. Bila nilai rata-rata konsentrasi NO
setelah melewati plat elektroda bertegangan 50, 100, 200, dan 400 volt ini
disajikan dalam bentuk grafik, maka akan terlihat seperti pada Gambar 13.

15

Konsentrasi CO (ppm)

23000
22500
22000
21500
21000
20500
20000
19500
50

100

200

400

Besar Tegangan (Volt)
Gambar 12 Nilai rata-rata konsentrasi CO setelah melewati plat elektroda
tembaga bertegangan 50, 100, 200, dan 400 volt

Konsentrasi NO (ppm)

18
17.5
17
16.5
16
15.5
15
50

100

200

400

Besar Tegangan (Volt)
Gambar 13 Nilai rata-rata konsentrasi NO setelah melewati plat elektroda
tembaga bertegangan 50, 100, 200, dan 400 volt
Semakin besar tegangan yang diberikan pada plat elektroda tembaga, nilai
rata-rata konsentrasi NO cenderung meningkat. Grafik tersebut menunjukkan
bahwa medan listrik tidak berpengaruh nyata pada gas NO. Lain halnya dengan
nilai rata-rata konsentrasi SO2. Saat plat elektroda tembaga diberikan tegangan 50
volt, nilai konsentrasi SO2 adalah 260.59 ppm atau setara dengan 303.327 mg/m3.
Kemudian elektroda tersebut diberikan tegangan sebesar 100, 200, dan 400 volt
secara bergantian selang waktu 2 menit dan nilai konsentrasi pun berubah menjadi
151.61 ppm atau 176.474 mg/m3, 81.276 ppm atau 94.605 mg/m3, dan 55.746
ppm atau 64.888 mg/m3. Nilai rata-rata konsentrasi SO2 tersebut disajikan dalam
bentuk grafik pada Gambar 14.
Pembakaran yang terjadi pada sepeda motor menghasilkan gas yang tidak
homogen meskipun motor dalam kondisi idle. Komposisi dari kandungan senyawa
kimianya tergantung dari kondisi mengemudi, jenis bahan bakar, jenis mesin, alat
pengendali emisi bahan bakar, suhu operasi dan faktor lain yang semuanya ini
membuat pola emisi menjadi rumit atau sistem menjadi tidak ideal. Dengan
demikian, pengaruh medan listrik terhadap gas pencemar cukup sulit diketahui.

Konsentrasi SO2 (ppm)

16
300
250
200
150
100
50
0
50

100

200

400

Besar Tegangan (Volt)
Gambar 14 Nilai rata-rata konsentrasi SO2 setelah melewati plat elektroda
tembaga bertegangan 50, 100, 200, dan 400 volt
Ketika bahan dielektrik yang bersifat polar seperti CO, NO, dan SO2
diberikan medan listrik luar, maka dielektrik tersebut memiliki momen dipol
permanen. Momen dipol yang permanen akan semakin mudah diarahkan ke salah
satu sisi plat. Dalam penelitian ini apabila gas pencemar diurutkan dari yang
paling tertahan oleh medan listrik sampai yang tidak terpengaruh oleh medan
listrik yaitu SO2, CO, dan NO. Hal ini disebabkan SO2 memiliki momen dipol
yang paling besar diantara CO dan NO yakni 1.62 D. Besar momen dipol CO dan
NO adalah 0.12 D dan 0.15 D. Selain itu, SO2 juga memiliki beda
keelektronegatifan yang paling besar yaitu 2 satuan. Sedangkan untuk beda
keelektronegatifan CO dan NO ialah 1 dan 0.5 satuan. Semakin besar beda
keelektronegatifan suatu molekul, maka semakin mudah molekul tersebut untuk
dipolarisasikan oleh medan listrik (menempel ke salah satu sisi plat).
Hasil Karakterisasi XRD Bahan Plat Sebelum dan Sesudah Perlakuan
Plat aluminium, plat tembaga, dan plat seng yang digunakan pada
penelitian ini dikarakterisasi menggunakan XRD untuk dilihat perbedaannya
antara sebelum perlakuan dengan sesudah perlakuan. Plat aluminium sebelum
perlakuan, plat tembaga sebelum perlakuan, dan plat seng sebelum perlakuan yang
digunakan pada proses karakterisasi merupakan plat yang sama sekali belum
diberi beda potensial dan belum tersentuh gas buang sepeda motor. Sedangkan
plat aluminium sesudah perlakuan, plat tembaga sesudah perlakuan, dan plat seng
sesudah perlakuan yaitu plat yang diberi beda potensial dan terpapar gas buang
sepeda motor. Pola karakterisasi XRD bahan plat aluminium sebelum dan sesudah
perlakuan diperlihatkan pada Gambar 15.
Terdapat puncak-puncak dari fasa kristal yang dimiliki plat aluminium
sebelum perlakuan di 2θ : 38.554o, 44.789o, 65.161o, dan 78.276o. Dan ada pula
puncak-puncak dari fasa kristal plat aluminium sesudah perlakuan di 2θ yang
hampir sama yaitu 38.487o, 44.734o, 65.111o, dan 78.219o. Meskipun pada gambar
dapat dilihat bahwa puncak fasa kristal plat aluminium sesudah perlakuan
memiliki nilai intensitas yang lebih besar dibanding sebelum perlakuan, derajat
kristalinitas plat aluminium ternyata tetap menurun. Menurut hasil perhitungan,

17
derajat kristalinitas plat aluminium sebelum perlakuan mencapai 77.88949 %,
sedangkan derajat kristalinitas aluminium sesudah perlakuan hanya 60.29447 %.
Hasil karakterisasi XRD pada plat tembaga sebelum perlakuan
menunjukkan adanya puncak di sudut 2θ : 43.319o, 50.436o, dan 74.082o. Pada
plat tembaga sesudah perlakuan, puncak terdapat di sudut 2θ yang hampir sama
dengan plat tembaga sebelum perlakuan yaitu : 43.361o, 50.477o, dan 74.116o.
Namun, puncak-puncak pada plat tembaga sebelum perlakuan memiliki nilai
intensitas yang lebih besar dibandingkan puncak-puncak pada plat tembaga
sesudah perlakuan. Dengan demikian, derajat kristalinitas tembaga pun menurun
dari 75.60393 % menjadi 72.40267 %. Pola karakterisasi XRD bahan plat
tembaga sebelum dan sesudah perlakuan dapat dilihat pada Gambar 16.
Berdasarkan hasil karakterisasi XRD pada plat seng sebelum perlakuan,
dapat diketahui adanya puncak di sudut 2θ : 36.303o, 38.959o, 54.283o, dan
76.984o, sementara puncak-puncak dari plat seng sesudah perlakuan berada pada
sudut 2θ : 36.282o, 43.236o, 54.313o, 70.635o, 70.83o, dan 76.946o. Sama seperti
tembaga, puncak-puncak plat seng sebelum perlakuan memiliki nilai intensitas
yang lebih besar dibandingkan setelah perlakuan. Oleh karena itu, derajat
kristalinitas seng sebelum perlakuan juga lebih besar nilainya dibanding sesudah
perlakuan. Nilai derajat kristalinitas plat seng sebelum dan sesudah perlakuan
adalah 93.30903 % dan 92.4799 %. Pola karakterisasi XRD bahan plat seng
sebelum dan sesudah perlakuan ditunjukkan melalui Gambar 17.

(a))

(b)
)

Gambar 15 Pola XRD plat elektroda aluminium (a) sebelum perlakuan (b)
sesudah perlakuan

18

(a))

(b)
)

Gambar 16 Pola XRD plat elektroda tembaga (a) sebelum perlakuan (b)
sesudah perlakuan

(a))

(b)
)

Gambar 17 Pola XRD plat elektroda seng (a) sebelum perlakuan (b)
sesudah perlakuan
Puncak-puncak pada plat yang dikarakterisasi merupakan fasa kristal dari
plat tersebut. Selain dari itu dikategorikan fasa amorf. Identifikasi fasa bahan plat
mengacu pada data JCPDS untuk Aluminium (04-0787), Tembaga (04-0836), dan
Seng (04-0831) yang dapat dilihat pada Lampiran 3. Perbedaan angka di belakang
koma untuk sudut 2θ hasil XRD dengan data JCPDS masing-masing bahan plat,
dapat diabaikan karena dianggap kesalahan alat XRD itu sendiri. Sementara
penyebab menurunnya derajat kristalinitas masing-masing bahan plat setelah
perlakuan ialah adanya pengotor dari kandungan gas buang sepeda motor yang
membuat kekristalan bahan menurun. Derajat kristalinitas diperoleh dari hasil

19
pembagian fasa kristal dengan fasa total (kristal dan amorf) bahan plat. Semakin
tinggi nilainya, maka semakin kristal struktur bahan tersebut.
Tampak Fisik Plat Elektroda Sebelum dan Sesudah Perlakuan
Kondisi fisik plat aluminium dan plat tembaga yang digunakan sebagai
elektroda tidak menunjukkan perubahan yang signifikan. Plat aluminium dan plat
tembaga yang tidak diberi beda potensial dan tidak dilewati gas buang sepeda
motor tampak bersih dan mengkilap. Lain halnya dengan plat aluminium dan plat
tembaga yang telah diberi beda potensial, lalu dilewati gas buang dari sepeda
motor, tampak sedikit lebih kusam. Perubahan fisik plat aluminium dan plat
tembaga dapat dilihat pada Gambar 18 dan Gambar 19.
Berbeda dengan plat aluminium dan plat tembaga, kondisi fisik plat seng
yang digunakan sebagai elektroda menunjukkan perubahan yang signifikan. Plat
seng yang tidak diberi beda potensial dan tidak dilewati gas buang sepeda motor
tampak bersih dan mengkilap. Namun, plat seng yang telah diberi beda potensial
dan dilewati gas buang dari sepeda motor tampak memiliki bercak-bercak
berwarna putih pada permukaannya. Perubahan fisik plat seng dapat dilihat pada
Gambar 20.

(a)

(b)

Gambar 18 Contoh plat aluminium (a) sebelum perlakuan (b) sesudah perlakuan

(a)

(b)

Gambar 19 Contoh plat tembaga (a) sebelum perlakuan (b) sesudah
perlakuan

20

(a)

(b)

Gambar 20 Contoh plat seng (a) sebelum perlakuan (b) sesudah perlakuan

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Berdasarkan data-data yang diperoleh pada penelitian ini, tembaga
merupakan bahan elektroda yang menghasilkan kuat medan listrik paling besar
dibanding seng dan aluminium. Hal ini disebabkan tembaga memiliki rapat
muatan yang lebih baik dibanding seng dan aluminium. Rapat muatan bahan
sebanding dengan kuat medan listrik. Namun, kuat medan listrik yang dihasilkan
elektroda berbahan tembaga tetap belum mampu mengurangi zat pencemar CO
dan NO dari sisa pembakaran sepeda motor secara signifikan.
Gas CO dan NO memiliki momen dipol dan beda keelektronegatifan yang
lebih rendah dibandingkan dengan SO2. Suatu molekul yang memiliki momen
dipol dan beda keelektronegatifan yang besar lebih mudah dipolarisasikan oleh
medan listrik sehingga lebih mudah menempel ke salah satu sisi plat elektroda.
Oleh karena itu, nilai rata-rata konsentrasi SO2 yang terukur oleh alat uji semakin
menurun seiring bertambahnya tegangan yang diberikan pada plat elektroda
tembaga.
Gas pencemar dari sisa pembakaran cenderung meningkat suhunya seiring
lamanya proses pembakaran. Komposisi dari sisa pembakaran juga tergantung
dari jenis bahan bakar, jenis mesin, alat pengendali emisi bahan bakar, suhu
operasi dan faktor lain yang juga mempengaruhi gaya-gaya yang bekerja pada
atom-atom gas pencemar. Dengan demikian pada penelitian ini pengaruh medan
listrik terhadap gas pencemar masih sulit diketahui.
Saran
Dalam pengkajian hubungan medan listrik dengan gas pencemar,
sebaiknya sampel atau bahan yang