BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 PENCEMARAN UDARA - Penggunaan Arang Cangkang Kelapa Sawit dan MgO untuk Bahan Baku Pembuatan Keramik Berpori yang Digunakan sebagai Filter Gas Buang Kenderaan Berbahan Bakar Bensin

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 PENCEMARAN UDARA

Secara umum, terdapat dua sumber pencemaran udara, yaitu pencemaran akibat sumber alamiah (natural sources) seperti letusan gunung berapi, dan yang berasal dari kegiatan manusia (antropogenic sources), seperti yang berasal dari transportasi , emisi pabrik, dan lain-lain. Di dunia, dikenal 6 jenis zat pencemar udara utama yang berasal dari kegiatan manusia (anthropogenic sources) yaitu : karbon monoksida (CO), Oksida Sulfur (SOx), Oksida nitrogen (NOx), Partikulat, Hidrokarbon (HC), dan Oksida fotokimia, termasuk ozon (Muhammad Nuh:2011)

Pencemaran udara yang terjadi di kota-kota besar telah menyebabkan menurunnya kualitas udara sehingga mengganggu kenyamanan, bahkan telah menyebabkan terjadinya gangguan terhadap kesehatan. Menurunnya kualitas udara tersebut terutama disebabkan oleh penggunaan bahan bakar fosil untuk sarana transportasi dan industri yang umumnya terpusat di kota-kota besar. Proses pembakaran fosil tersebut sepenuhnya tidaklah sempurna, sehingga gas hasil buangannya mengandung gas-gas yang berbahaya bagi kesehatan dan lingkungan. Selain itu, efek rumah kaca juga menjadi penyebab utama atas meningkatnya pencemaran udara, sehingga memicu terjadinya “global warming”, yaitu meningkatnya suhu permukaan bumi akibat adanya pencemaran di berbagai lingkungan, salah satunya pencemaran udara yang disebabkan oleh meningkatnya produksi polusi udara dari hasil pembakaran bahan bakar fosil.

Untuk mencegah terjadinya pencemaran udara tersebut ini, perlu dilakukan usaha untuk mengendalikan pencemaran, yaitu dengan mengurangi konsentrasi zat-zat berbahaya yang dilepaskan ke lingkungan. Cara yang dilakukan dapat berupa usaha untuk mengkonversikan gas-gas berbahaya tersebut menjadi gas yang ramah lingkungannya (Gabriel, J.F, 2001).

Hujan asam dapat menyebabkan tumbuh-tumbuhan rusak, bahkan mati adapun senyawa HC bersifat karsinogenik, yang jika masuk ke dalam tubuh mahluk hidup, dengan oksida dan nitrogen, HC akan bereaksi secara foto- oksidasi. Selanjutnya dengan adanya katalis converter yang berfungsi untuk mengatasi pencemaran zat-zat yang berbahaya tersebut dengan proses konversi, yaitu mereduksi dan mengoksidasi gas CO dan HC menjadi CO dan H2O,

mereduksi gas NOx menjadi N

2 , O 2 dan NO 2 dengan bantuan sebuah pengemban

(media/support) dari bahan alam yang ada di Indonesia, seperti batuan alam zeolit yang memiliki ketahanan termal yang tinggi, sehingga tahan pada proses bersuhu tinggi. (Gabriel, J.F, 2001)

Uji emisi terhadap gas buang kendaraan bermotor dilakukan sesuai dengan peraturan Menteri No. 05/2006 tentang ambang batas Emisi Gas Buang kendaraan bermotor,. Peraturan Pemerintah tersebut juga mewajibkan kepada Pemda / Pemko untuk melakukan uji Emisi setiap enam bulan di daerahnya masing-masing. Dalam uji tersebut, besarnya polusi yang dihasilkan kendaraan bermotor yang menggunakan bahan bakar premium, yaitu kendaraan tahun pembuatan dibawah 2007, gas buang yang dihasilkan berupa Hidro Carbon (HC) tidak melebihi 1200 dan karbondioksida (CO

2 ) sekitar 4,5%. Sementara untuk

kendaraan tahun pembuatan diatas 2007, ketentuannya lebih ketat, yaitu tingkat HC sebesar 200 dan CO

2 1,5%. Untuk kendaraan yang menggunakan bahan bakar

solar, opastias atau ketebalan asap yang dihasilkan mencapai 70%. Pada dasarnya menurut pengalaman uji emisi yang dilakukan bahwa tinggi polusi yang dihasilkan kendaraan bermotor tidak selalu dipengaruhi oleh tahun pembuatan, tetapi lebih kepada perawatan mesin kendaraan.

2.2 EMISI GAS BUANG

Gas Buang kendaraan bermotor menyebabkan ketidaknyaman pada orang yang berada di tepi jalan dan menyebabkan masalah pencemaran udara pula. Kendaraan bermotor akan mengeluarkan berbagai jenis gas maupun partikulat yang terdiri dari berbagai senyawa anorganik dan organic dengan berat molekul yang besar dan dapat langsung terhirup melalui hidung dan mempengaruhi masyarakat di jalan raya dan sekitarnya. Bahan pencemaran yang terutama terdapat dalam gas buang kendaraan bermotor yang keluar dari knalpot adalah CO, dan berbagai Oksida Nitrogen (NO x ), bahan bakar tertentu seperti hidrokarbon dan timbal organik dilepaskan ke udara karena adanya penguapan dari sistem bahan bakar.

Sisa hasil pembakaran berupa air (H

2 O), gas CO atau disebut juga karbon

monoksida yang beracun, CO yang merupakan gas rumah kaca, NO senyawa

2 x

nitrogen oksida, HC berupa senyawa hidrat sebagai akibat ketidaksempurna proses pembakaran. Gas ini dikeluarkan dari knalpot kendaraan. Knalpot itu sendiri adalah salah satu saluran gas buang yang fungsi mengalirkan gas buang dari ruang bakar mesin dan meredam suara yang keluar dari ruang bakar mesin.

Gas sisa pembakaran mesin ini beracun dan akan merusak lapisan ozon dan menjadi penyebab utama adanya pemanasan global. Beberapa gas yang ditimbulkan oleh sisa pembakaran mesin adalah: 1.

Karbon monoksida (CO), Gas karbon monoksida ini mempunyai sifat beracun, sifat lain gas ini adalah tidak berwarna CO dapat menyebabkan pengurangan kadar oksigen dalam darah sehingga mengakibatkan pusing, gangguan berpikir, penurunan reflek, gangguan jantung, bahkan kematian

2 ), Mempunyai daya rusak terhadap ozon (O 3 ), Gas

Karbon dioksida (CO inilah yang saat ini menjadi perhatian dunia karena mengakibatkan pemanasan global dan efek pemanasan global. Hal ini telah melahirkan banyak bencana di dunia. Salah satu praduga adalah pada tahun 2010 ada beberapa kejadian yang misterius tentang jatuhnya benda dilangit di Bone, Duren Sawit Jaktim, Bima NTB. Teorinya, setiap benda langit atau meteor yang tidak akan sampai ke bumi jika lapisan ozon masih sempurna, karena gesekan meteor dengan udara akan membuat meteor terbakar dahulu sebelum sampai ke bumi.

2 O atau air

H 4. Pb (Timbal), Dapat mengakibatkan penurunan tingkat kecerdasan dan perkembangan mental anak, mengakibatkan tekanan darah tinggi, fungsi reproduksi laki-laki, terganggunya fungsi ginjal.

5. NOx (Oksida Nitrogen), Dapat menimbulkan iritasi mata, batuk, gangguan jantung dan paru-paru, asma, dan infeksi saluran pernapasan.

6. HC (Hidrokarbon) Senyawa ini tercipta sebagai akibat dari tidak

sempurnanya proses pembakaran, kekurangan oksigen, busi yang kotor, bensin yang tercampur dengan air, bocornya paking adalah penyebab pembakaran yang tidak sempurna. HC (Hidrokarbon) menyebabkan iritasi mata, pusing, batuk, mengantuk, bercak kulit, perubahan kode genetik,memicu asma dan kanker paru-paru (Anneahira:2012) Uji emisi gas buang dengan menggunakan alat gas analyzer, alat ini dapat menunjukkan kadar zat-zat polutan yitu CO, CO

2 , dan HC yang keluar dari

knalpot kendaraan bermotor. Hasil pengukuran alat ini dapat langsung dikatehui melalui print out yang langsung keluar dari alat tersebut. Hasil pengukuran meliputi kadar CO (%), HC (ppm), CO

2 (%), maupun O 2 (%). Gas analyzer

dihubungkan dengan mobil melalui pipa plastik yang dihubingkan ke baterai dan mesin mobil, kemudian mobil dihidupkan sementara gas analyzer di set ke posisi nol, kemudian sensor dimasukkan ke dalam knalpot kendaraan dan secara otomatis, alat bekerja serta hasil langsung tertera pada monitor alat. (Sembiring; 2000)

2.3 PENGERTIAN DAN MATERIAL KERAMIK BERPORI

Keramik berasal dari kata “Ceramos” yang berarti batuan yang berasal dari pengunungan, dan selanjutnya menjadi kata “ceramic” yang dalam bahasa Inggris berarti bahan anorganik dan metalik yang merupakan campuran metal dan non metal yang terikat secara ionik dan kovalen (Sembiring, 2010).

Keramik berporositas telah berhasil dibuat dan dimanfaatkan sebagai filter dalam penuangan logam cair, sebagai katalisator yang biasa ditempatkan dalam sistem gas buang kenderaan bermotor (Van Vlack, 1985). Demikian halnya yang dilakukan oleh Lindqvist dan Liden pada pembuatan keramik berpori dari bahan alumina melalui cara slip casting dengan cara menambahkan tepung jagung (Lindqvist dan Liden, 2000).

Refractron Technologies Corp New York USA , adalah badan yang meneliti

dan memproduksi keramik berpori, dengan karakteristik standar porositas antara 40-50%, sedangkan HP Technical Ceramics memproduksi keramik berpori dengan standar porositas 35 - 50%.

Keramik berpori yang berfungsi sebagai filter lebih banyak dipergunakan sebagai penyaring air untuk menjernihkan dan menghilangkan aroma, tetapi dewasa ini aplikasinya sudah lebih luas dan variatif.

2.4 MAGNESIUM OKSIDA (MgO)

Magnesium adalah salah satu unsur yang paling luas penyebarannya dan merupakan 1,9 % dari kerak bumi. Biasanya magnesium terdapat dalam bentuk klorida, silikat, hidrat, oksida, sulfat atau karbonat. Semua unsur golongan II A jika dibakar dengan oksigen membentuk oksida (MO). Salah satu contohnya adalah MgO. MgO diperoleh dari pemanasan MgSO

4 dan MgCO 3 . o

895 MgSO

4 CMgO+SO

3 o

540 MgCO

3 CMgO+CO

2 Gambar 2.1: Serbuk Magnesium Oksida

Bila magnesium karbonat atau hidroksida dipanaskan terbentuklah magnesium oksid. Oksida ini dapat digunakan untuk bermacam tujuan misalnya vulkanasi karet, sebagai bahan untuk membuat berbagai senyawa magnesium lainnya, sebagai bahan refraktori dan sebagai abrasif. Magnesium oksida juga banyak dipakai dalam sistem pengendalian pencemaran untuk menyingkirkan sulfur dioksida dari gas cerobong asap. (Austin,1996)

Magnesium oksida (MgO) atau magnesia juga merupakan salah satu jenis bahan keramik yang mempunyai titik lebur yang tinggi yaitu sekitar 3073 K, digunakan pada temperatur refractory yang tinggi, electrical insulation, pembungkus makanan, kosmetik dan hal-hal yang berkenaan dengan bidang farmasi. Magnesium oksida adalah suatu mineral padat putih yang dapat terbentuk secara alami dari magnesium dan oksida, dibentuk oleh suatu ikatan ionik antara satu atom magnesium dan satu atom oksida yang membentuk struktur kristal FCC (Af”idah, 2007), seperti pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Struktur kristal MgO (Web element, 2008)Tabel 2.1 Karakteristik Fisis MgO (Web element, 2008) No Sifat-sifat Nilai

1. Struktur kristal FCC

2. Warna Putih

3. Bentuk Kristal padat

4. Densitas 3600 Kg.m-3

5. Titik didih 3600 oC

6. Titik leleh 2830 oC

Magnesia banyak digunakan sebagai material konstruksi yang tahan panas dan sebagai wadah atau tempat untuk melebur lapisan logam. MgO merupakan salah satu bahan keramik yang banyak digunakan dalam bahan komposit, yaitu sebagai penguat (filter) yang dapat memperbaiki sifat mekanik dan fisis dari suatu material. MgO bersifat higroskopik secara alami, oleh sebab itu MgO harus diletakkan dalam suatu wadah yang dapat melindunginya dari embun, jika tidak maka akan terbentuk magnesium hidroksida (Mg(OH) ) yang mengandung air.

2 Untuk mengembalikan magnesium hidroksida menjadi magnesium oksida maka

harus dilakukan pemanasan untuk menghilangkan kandungan air didalamnya (Af”idah, 2007).

2.5 KARBON AKTIF

Karbon aktif adalah bahan yang mengandung karbon yang telah ditingkatkan daya absorbsinya. Aktivasi merupakan suatu proses yang menyebabkan perubahan fisik pada permukaan karbon melalui penghilangan hidrokarbon, gas-gas dan air dari permukaan tersebut sehingga permukaan karbon semakin luas dan berpori. Sehingga akan lebih mudah menyerap zat-zat lain (Sudirjo,2006).

Karbon aktif atau karbon berpori digunakan secara luas sebagai adsorben dalam proses industri untuk menghilangkan sejumlah pengotor, terutama yang berhubungan dengan zat warna pengolahan limbah, pemurnian air, obat-obatan, yang biasanya digunakan dalam bentuk bubuk. Untuk adsorben gas biasanya digunakan dalam bentuk padatan (granular). Bahan baku utama dalam pembuatan karbon aktif adalah semua bahan anorganik yang memiliki kandungan karbon tinggi seperti tempurung kelapa, kayu, gambut, tulang, batubara, dan lain-lain.

2.5.1 Cangkang Kelapa Sawit

Cangkang kelapa sawit yang dijadikan arang dapat ditingkatkan nilai ekonomisnya dengan menjadikannya karbon aktif. Karbon aktif berfungsi sebagai untuk menjernihkan air, pemurnian gas, industri minuman, farmasi,

filter

katalisator, dan berbagai macam penggunaan lain. Cangkang kelapa sawit adalah salah satu bahan karbon aktif yang kualitasnya cukup baik dijadikan karbon aktif.

Gambar 2.3 Abu cangkang kelapa sawit

Arang adalah suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi. Ketika pemanasan berlangsung, diusahakan agar tidak terjadi kebocoran udara didalam ruangan pemanasan sehingga bahan yang mengandung karbon tersebut hanya terkarbonisasi dan tidak teroksidasi (Sembiring, 1995)

Secara umum faktor yang menyebabkan adanya daya serap karbon aktif antara lain adalah:

1. Dengan adanya pori-pori mikro yang sangat banyak jumlahnya pada karbon aktif, akan menimbulkan gaya kapiler yang menyebabkan adanya daya serap.

2. Luas permukaan yang dimiliki karbon aktif dapat menimbulkan daya serap.

2.6 TANAH LIAT (CLAY)

Clay dikenal sebagai tanah liat (Argiles), merupakan sejenis mineral halus

berbentuk kepingan, gentian atau hablur yang terbentuk dari batuan sedimen

(sedimensary rock)

dengan ukuran butir < 1/256 mm. Pada umumnya ada 2 jenis clay yaitu ball clay dan fire clay. Ball clay digunakan pada keramik putih karena memiliki plastisitas dan tegangan patah tinggi serta tidak pernah digunakan sendiri. Fire clay terdiri dari tiga jenis yaitu flin fire clay yang memiliki struktur kuat, plastik fire clay memiliki workability yang baik dan high alumina clay yang sering dipergunakan untuk refraktori dan bahan tahan api. (Nurhakim:2009)

2.7 DESAIN DAN STRUKTUR KATALIS

Karakteristik tekstur katalis dapat dijelaskan melalui parameter, seperti: laus permukaan, volum pori, densitas pellet, radius pori rata-rata tekstur dan distribusi ukuran pori.

Aktivitas Tinggi: Aliran Fluida: Aktivitas Bahan Kimia Ditribusi Aliran Permukaan aktif spesifik yang tinggi Penurunan tekanan Pelet berpori Kekuatan Mekanik

Ukuran Aktivitas Bentuk Kekuatan Pelet Porositas katalis

Umur Panjang

Stabilitas

Tahan terhadap: Sinetring, racun Katalis, fouling

Gambar 2.4 Karakteristik Teknis dari Katalis (Istadi:2011)

Aktivitas dan selektivitas katalis yang tinggi di desain dengan memilih komponen kimia yang benar menggunakan cara-cara pembuatan tertentu sehingga menghasilkan katalis dengan luas permukaan yang diinginkan serta memformulasikan pellet katalis agar situs aktif dapat mudah diakses pada umumnya.

2.7.1 Komponen-Komponen Katalis

Pada umumnya katalis tersusun dari beberapa komponen antara lain:

2.7.1.1 Komponen Aktif

Komponen aktif merupakan komponen katalis yang bertanggung jawab terhadap reaksi kimia yang utama. Pemilihan komponen aktif, promoter dan penyangga (Support) dapat dilihat pada gambar 2.5 di bawah ini

Luas permukaan yang tinggi
Aktivitas kimia
Porositas - Sifat-sifat mekanis
Logam - Oksida dan Sulfida - Semi konduktor
Stabilitas - Fungsi ganda aktivitas
Modifikasi komponen aktif
Oksida dan Sulfida
Semi konduktor

Logam - Oksida dan sulfide
Oksidan dan Sulfida isolator Komponen aktif Penyangga (Support) Promotor
Oksida dengan titik leleh tinggi
Tanah liat
Karbon Katalis
Struktural - Penghambat aktivitas
Promosi aktivitas
Elektronik - Morfologi racun

Gambar 2.5 Hubungan antara komponen aktif, pendukung dan promotor dalam sistem katalis (Istadi:2011) permukaan komponen aktif tetap besar. Sebagai contoh adalah katalis platinium (pt) sebagai logam aktif untuk proses untuk proses reformasi katalitik, dan pembersihan knalpot kendaraan secara katalitik. Kristal platinium harus mempunyai luas permukaan besar. Platinium mempunyai titik leleh pada suhu 1774 C.

2.7.1.2 Penyangga (Support)

Penyangga (support) atau dinamakan juga sebgai pembawa (Carrier) mempunyai banyak fungsi. Fungsi yang paling penting adalah menjaga agar luas

Fungsi:

Jenis:

Fungsi:

Jenis:

Fungsi:

Fungsi pada komponen aktif:

Jenis:

Katalis (Catalyst) didefenisihkan sebagai suatu zat kimia yang dapat menaikan laju reaksi dan terlibat dalam reaksi kimia walaupun zat itu sendiri tidak ikut beraksi secara permanen. Sehingga katalis dapat berfungsi mengarahkan reaksi ke arah reaksi yang diinginkan. Jika katalisnya ZnO maka produk reaksi adalah metanol. Katalis sangat berguna untuk memanipulasi selektifitas yang tidak berubah selama bereaksi.

Katalis adalah zat yang meningkatkan laju reaksi kimia tanpa ikut terpakai. Katalis dapat bereaksi membentuk zat antara, tetapi akan diperoleh kembali dalam tahap reaksi berikutnya. Katalis mempercepat reaksi dengan menyediakan serangkaian tahapan elementer dengan kinetika yang lebih baik dibandingkan jika tanpa katalis. Dalam banyak kasus, katalis meningkatkan laju dengan cara menurunkan energi aktivasi reaksinya.( Istadi, 2011)

Tabel 2.2 Klasifikasi komponen aktif berdasarkan sifat konduktifitas listriknya (Istadi, 2011) dan spesifikasnya sebagai berikut.

Kelompok Kondiktivitas/Jenis Aplikasi Reaksi Contoh Katalis

Reaksi

Logam Konduktor, Hidrogenasi, Fe, Ni, Pt Redoks Hidrogenolisis Pd, Cu, Ag

Oksidasi Oksida dan Semikonduktor Hidrogenasi Selektif Ni, ZnO, CuO Sulfida Redoks Hidrogenolisis Cr

2 O 3 , MoS

2 Oksidasi

Oksida Insulator Polimerisasi Al

2 O 3, SiO

2 Isomerisasi MgO,

Perengkahan (Cracking) SiO , - Al O

3 Dehidrasi Zeolit Peningkatan aktivitas katalis mempunyai beberapa keuntungan antara lain yaitu: 1.

Laju reaksi yang tinggi untuk kondisi reaksi yang sama.

2. Laju reaksi yang ekuivalen tetapi hasil reaksi yang lebih banyak atau reaktor yang lebih kecil.

3. Laju reaksi yang ekivalen pada suhu dan tegangan yang lebih rendah, dimana keseimbangan meningkat, operasi menjadi lebih mudah, deaktifasi menjadi lebih kurang atau selektivitas yang lebih baik.

2.7.1.3 Promotor

Promotor merupakan senyawa ketiga yang ditambahkan ke dalam sistem katalis, biasanya dalam jumlah kecil saja. Tujuan pemberian promotor ini adalah untuk menghasilkan aktivitas, selektivitas dan efek stabilitas yang diinginkan. Promotor dapat diandaikan sebagai bumbu dalam masakan.

Promotor didesain untuk membantu penyanggan atau komponen aktif. Salah satu peran penting dari promotor adalah dalam mengendalikan stabilitas katalis. Beberapa kasus lain, promotor ditambahkan ke dalam struktur katalis atau penyangga untuk menghambat mekanisme reaksi tertentu yang tidak diinginkan, seperti pembentukan karbon (coke). Coking ini berasal dari perengkahan di situs asam Bronsted yang diikuti polimerisasi dengan katalis asam untuk menghasilkan (CH x ) n . Cooking ini memenuhi pori dan memblokade lubang pori.

2.7.2 Desain Katalis

Desain katalis yang sukses memerlukan kombinasi pengalaman- pengalaman unik dengan pengetahuan yang berhubungan dengan pengalaman tersebut. Diskusi tentang pengembangan proses adalah dasar penting di dalam mendesain katalis, penekanannya adalah pada apa yang dibutuhkan oleh proses itu. Target reaksi adalah sangat penting. Faktor-faktor penting yang perlu diperhatikan adalah ukuran partikel, ukuran pori, kekuatan, selektivitas, aktivitas, stabilitas dan formulasi.

2.8 KATALIS KONVERTER

Sebuah catalytic converter adalah instrumen yang mengubah bahan kimia beracun dalam gas buang dari mesin pembakaran internal menjadi zat berbahaya lebih sedikit. Di dalam catalytic converter, sebuah katalis merangsang reaksi kimia yang beracun, produk samping dari pembakaran dikonversi menjadi zat yang kurang beracun dengan cara katalis reaksi kimia. Reaksi spesifik bervariasi sesuai dengan jenis katalis yang didispersikan. Sebagian besar kendaraan pada bensin dilengkapi dengan three way converter, dinamakan demikian karena itu mengkonversi tiga polutan utama dalam knalpot mobil yaitu reaksi mengkonversi karbon monoksida (CO) dan karbon tak terbakar (HC), serta oksidasi nitrogen (NO x ) untuk menghasilkan karbondioksida (CO

2 ), nitrogen (N 2 ), dan air (O 2 ).

Pada kendaraan bermotor berbahan bakar bensin, biasanya digunakan three

way cataliytic converter, sebuah katalik konverter mempunyai tiga tugas secara

sumultan yaitu: 1.

2NO → NO + N

Pengurangan oksida nitrogen untuk nitrogen dan oksigen : x ² ² 2.

2 →

2 CO

2 Oksidasi karbon monoksida menjadi karbon dioksida : 2 CO + O 3.

Oksidasi hidrokarbon yang tidak terbakar (HC) menjadi karbon dioksida dan air: C x H 2x+2 + [(3x+1)/2] O

2 → x CO 2 + (x + 1) H

2 O

Ketiga reaksi terjadi paling efisien bila catalytic conveter menerima gas buang dari mesin sedikit di atas titik stoikiometri. Titik ini adalah antara 14,6 dan 14,6 bagian udara untuk 1 bagian bahan bakar bensin. Rasio untuk bahan bakar gas cair (LPG), gas alam dan etanol bahan bakar adalah masing-masing sedikit berbeda, membutuhkan pengaturan sistem bahan bakar dimodifikasi saat menggunakan bahan bakar tersebut. Secara umum, mesin dilengkapi dengan 3-

way catalytic converter dilengkapi dengan komputerisasi loop tertutup impan

balik bahan bakar injeksi sistem menggunakan satu atau lebih sensor oksigen, meskipun pada awal penyebaran tiga cara konverter, karburator dilengkapi untuk kontrol umpan balik campuran yang digunakan.

Dengan demikian reaksi yang terjadi dalam katalik konverter adalah proses reduksi dan oksidasi, dimana ada logam yang berfungsi sebagai okksidator dan reduktor, selain itu terdapat juga bahan pendukung secara mekanis yang disebut sebagai substrat yaitu tempat dimana logam-logam katalis didispersikan serta terdapat juga bahan washcoat yang berfungsi untuk mendispersikan logam katalis ke seluruh permukaan substrat sehingga memungkinkan reaksi reduksi dan oksidasi terjadi di keseluruhan permukaan substrat.

2.9 PEMBUATAN KERAMIK Proses pembentukan keramik dapat dilakukan dengan cara Slip Casting.

Metode ini dilakukan untuk memperkeras suspensi dengan air dari cairan lainnya, dituang kedalam plaster berpori, air akan diserap dari daerah kontak kedalam cetakan dan lapisan yang kuat akan terbentuk.

2.10 SIFAT FISIS MATERIAL

Sifat fisis material yang akan diuji pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

2.10.1 Absorbsi

Absorbsi adalah terserapnya atau terikatnya suatu subtansi (adsorben) pada permukaan yang dapat menyerap (adsorben). Adsorbsi dapat terjadi diantara zat padat dan zat cair, zat padat dengan gas, zat cair dengan zat cair, dan zat cair dengan gas. Adsorbsi terjadi karena molekul-molekul pada permukaan zat yang memiliki gaya tarik dalam keadaan tidak setimbang yang cendrung tertarik kearah dalam (gaya kohesi adsorben lebih besar dari gaya adhesinya).

Berdasarkan interaksi molekuler antara permukaan adsorben dengan adsorbat, adsorbsi dibagi menjadi dua bagian yaitu : adsorsi fisika dan adsorbsi kimia.

1. Adsorbsi fisika terjadi bila gaya intermolekul lebih besar dari gaya tarik antar molekul atau gaya tarik menarik yang relative lemah antara adsorbat derngan permukaan adsorben, gaya ini disebut gaya Van der Waals. Adsorbsi berlangsung cepat, dapat membentuk lapisan jamak (multilayer) dan reaksi dapat balik (reversible) karena energi yang dibutuhkan sangat rendah.

2. Adsorbsi kimia terjadi karena adanya reaksi antar moleku-molekul adsorbet dengan adsorben dimana terbentuk ikatan kovalen dengan ion.

Gaya ikat adsorben ini bervariasi tergantub pada zat yang bereaksi. Adsorben jenis ini bersifat irreversible dan hanya dapat membentuk lapisan tunggal (monolayer).

2.10.2 Porositas

Porositas adalah untuk mengetahui pori-pori (porositas ) yang terdapat dalam sampel. Porositas merupakan satuan yang menyatakan keporositasan suatu material yang dihitung mencari persen (%) berdasarkan bahan serap terhadap air dengan perbandingan volum air yang diserap terhadap volum total sampel. Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut ;

m m ( − ) _{b k}

Porositas x 100 % .......... .......... .......... .......... ....... ( 2 .

1 ) =

ρ x _{air t}

V Dimana : m b = massa basah (Kg)

m k = massa kering (Kg)

= massa jenis (Kg/m ) ρ

3 V t = Volum total sampel (m )

2.10.3 Densitas

Densitas pada material didefenisikan sebagai perbandingan antara massa (m) dengan volum (V). Setiap zat memiliki densitas yang berbeda. Dan suatu zat yang sama berapapun massanya dan volumnya, akan memiliki densitas yang sama pula. Oleh karena itu dikatakan bahwa massa jenis atau densitas merupakan

ciri khas suatu zat. Densitas dinyatakan dalam kg/m dan dilambangkan dengan ρ

(rho)

Ukuran pori dan distribusinya

Gambar 2.6 Alat Uji Permeabilitas

Nilai-nilai dan kisaran Permeabilitas bergantung pada cara yang sangat kompleks terhadap sifat-sifat ruang pori atau tempat retakan. Pengaruh yang dominan antara lain :

2 O = 9,8066 Pa ................................. ................................( 2.3 )

diubah dengan mengkonversikannya dengan menggunakan persamaan berikut: 1 mmH

2 O

dan Large Oriface (dalam satuan pascal). Nilai yang didapat dalam skala mmH

2 O)

Alat ini terdiri dari dua skala yaitu Small Oriface (dalam satian mmH

Permeabilitas diukur dengan menggunakan alat Leter Detroit.

Untuk menghitung besarnya densitas dipergunakan persamaan sebagai berikut : ) 2 . ...... 2 ( .......... .......... .......... .......... .......... ..........

2.10.4 Permeabilitas Permeabilitas merupakan kemampuan bahan untuk mengalirkan fluida.

)

) V = Volum ( m

= densitas ( kg / m

= ρ dimana : m = massa (Kg) ρ

V m

Porositas -
Bentuk pori, morfologi permukaan pori, permukaan internal khusus,
Susunan pori dan rongga pori (topologi jaringan pori)

Berdasarkan hal tersebut maka terlihat jelas kecenderungan : Permeabilitas meningkat dengan meningkatnya porositas

Permeabilitas meningkat dengan meningkatnya ukuran butir
Permeabilitas menurun dengan kompaksi dan sementasi (Boyles:2000)
2.10.5 Kekerasan

Kekerasan didefenisikan sebagai ketahan bahan penetrasi pada permukaannya. Namun pada umumnya kekerasan menyatakan ketahanan terhadap deformasi plastic. Karena pada bahan yang ulet kekerasan memiliki hubungan yang sejajar dengan kekuatan. Untuk menguji kekerasan suatu material bisa digunakan berbagai cara, salah satu diantaranya adalah metode Vickers.

Pengujian kekerasan dilakukan dengan alat digital Equotip Hardness

Tester dimana hasilnya dapat dibaca secara langsung dan diperoleh dalam satuan

HV (Hardness of Vickers).

2.10.6 Kuat Tekan

Nilai kuat tekan sampel didapat melalui cara pengujian secara manual dengan memberikan beban tekan bertingkat dengan peningkatan beban tertentu atas benda uji. Untuk mendapatkan nilai tekan digunakan rumus :

.......... .......... .......... .......... .......... .......... ..... ( 2 . 4 )

P = A

2 Dimana : P = Tekanan (N/m )

F = Gaya Tekan (N)

2 A = Luas bidang Tekan ( m )

2.10.7 Kuat Impak

Kuat impak merupakan suatu kriteria penting untuk mengetahui kegetasan suatu bahan. Kuat impak juga dapat didefenisihkan suatu bahan yang dalam keadaan biasa bersifat lait, namun berubah menjadi getas akibat pembebanan tiba- tiba pada suatu kondisi tertentu dengan satuan Newton meter.

Harga impak menjadi besar dengan meningkatkan absorbsi kadar air dan menjadi kecil karena pengeringan. Impak dari benda uji dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan:

Pengukuran susut volum dilakukan pada benda uji yang berbentuk pelet dengan volum awal (sebelum dibakar).

)

= Volum sesudah dibakar (m

)

Dimana : V o = Volum sebelum dibakar (m

− =

V Volum Susut _O ^{S O}

V V

) 7 . ... 2 ( .......... .......... .......... .......... .......... x

2.10.9 Susut Volum

) 5 . ....... 2 ( .......... .......... .......... .......... ..........

Dimana : m = massa sebelum dibakar (kg) m s = massa sesudah dibakar (kg)

− =

m m m Susut massa _O ^{S O}

) 6 . .... 2 ( .......... .......... .......... % 100 x

Pengukuran susut massa dilakukan pada sampel uji yang berbentuk pelet dengan massa awal (sebelum dibakar ).

2.10.8 Susut Massa

= Luas ukuran penampang benda uji (m)

) W = Kerja Pukulan ( J ) A

Dimana : K = Nilai Pukulan takik ( J/m

A W K =

2.11 GAS ANALYZER

Untuk besar persentase perubahan emisi gas buang dari kendaraan bermotor yang lewat melalui filter dapat ditentukan dengan persamaan matematis sebagai berikut :

X X _{O S} − Absorbsi = x 100 % .......... .......... .......... .......... ........( 2 .

8 )

X Dimana :

X o = banyaknya gas CO,CO

2 dan HC sebelum menggunakan filter

X s = banyaknya gas CO,CO

2 dan HC sesudah menggunakan filter

2.12 DIFRAKSI SINAR-X

XRD (X–ray Diffraction) adalah Alat yang digunakan untuk menentukan substansi atau kristal yang terkandung dalam sampel, biasanya selalu menimbulkan pola difraksi yang unik, kecuali amorf atau gas. Pola difraksi yang muncul menampilkan substansi apa saja yang terdapat pada sampel tersebut. Misalnya suatu sampel mengandung senyawa A x B y , maka analisa kuantitatif XRD adalah tetap akan mengungkap senyawa A B , berbeda dengan analisis kimia

x y

yang memberikan adanya dua unsur A dan B. Selanjutnya jika unsur tersebut mengandung A x B y dan A 2x B y , maka analisa kwantitatif XRD adalah tetap akan mengungkap senyawa A B dan A B sedangkan menurut analisis kimia hanya

x y 2x y

memberikan adanya dua unsur A dan B. Untuk mengerjakan analisa kualitatif dimulai dengan menganalisa dan menyusun pola difraksi metoda bubuk. Pola difraksi yang sudah dikoreksi merupakan kumpulan substansi yang dapat dikenal. Suatu cara dibutuhkan dalam penyusunan pola-pola difraksi sehingga penelusuran dapat dilakukan dengan cepat.

Nilai puncak pada grafik hasil XRD adalah merupakan pola difraksi yang dihasilkan dari suatu bahan, akan mematuhi Hukum Bragg. Dari nilai d ( jarak antar bidang) dapat ditentukan sifat khas bahan tersebut. Pada Gambar 2.7 ditunjukkan jalannya sinar pada bidang difraksi pada peristiwa difraksi sinar-X, hingga diperoleh persamaan :

nλ = 2d sin θ ................................................................. ( 2.9) Dimana: n = orde difraksi

λ = panjang gelombang yang digunakan (m) d = jarak antara bidang dua atom (m) θ = sudut antar bidang-bidang atom dengan arah bidang datang atau berkas difraksi

Sinar Sinar

Pantul Datang

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 PENCEMARAN UDARA - Penggunaan Arang Cangkang Kelapa Sawit dan MgO untuk Bahan Baku Pembuatan Keramik Berpori yang Digunakan sebagai Filter Gas Buang Kenderaan Berbahan Bakar Bensin