4311413047_desi purnama sari

7/24/2019 4311413047_Desi Purnama Sari

1/11

PENGARUH PENAMBAHAN PIPA KATALISHYDROCARBON CRACK

SYSTEMPADA KENDARAAN BERMOTOR UNTUK MENGURANGI

EMISI GAS BUANG CO DAN PENGHEMAT BAHAN BAKAR

Desi Purnama Sari

Jurusan Kimia Universitas Negeri Semarang

Email : [email protected]

Abstrak

Sumber pencemaran udara yang utama adalah berasal dari transportasi terutama

kendaraan bermotor yang menggunakan bahan bakar yang mengandung zat

pencemar, 60% dari pencemar yang dihasilkan terdiri dari karbon monoksida dan

sekitar 15% terdiri dari hidrokarbon (Fardiaz,1992). Di Indonesia, penggunaan

kendaraan bermotor sudah banyak, mulai dari dijadikan kendaaan pribadi sampai

menjadi angkutan umum. Hal ini menjadi kontribusi besar dalam pencemaran

udara yang ada. Kini kendaraan bermotor sudah dirasa menjadi kebutuhan primerbagi masyarakat, sehingga banyak pula upaya yang dilakukan untuk menghemat

bahan bakar dari kendaraan bermotor ini karena faktor ekonomi yang ada. Maka

perlu inovasi pembuatan alat untuk mengurangi emisi gas buang dan penghematan

bahan bakar yang tujuannya untuk menaikan kinerja mesin, dan mengurangi

resiko kerusakan. Penelitian ini adalah memakai metode hydrocarbon crack

system (HCS) menggunakan pipa katalis untuk mengurangi emisi gas buang CO

dan menghemat bahan bakar. Mekanisme kerja dari penelitian ini diawali dengan

menguji performa kendaraan bermotor, memasang pipa katalis HCS pada mesin,

menguji kinerja dari HCS lalu membandingkan hasil sebelum dan sesudah

pemasangan HCS. Metode penelitian menggunakan variabel bebas dengan

mengatur putaran mesin, panjang pipa katalis dan volume bahan bakar untuk

mengetahui pengaruh pengurangan emisi gas buang kendaraan bermotor,

penghematan BBM, temperatur mesin, dan kebisingan. HCS sangat efektif

dipakai untuk power supelmen kendaraan bermotor sebagai penghemat bahan

bakar yang mampu menghemat minimal 50% sampai 70% bahan bakar. Metode

HCS diharapkan mampu menurunkan kadar emisi gas buang CO dan menghemat

BBM dengan peningkatan panjang pipa katalis dan volume premium.

Kata kunci :pipa katalis, hydrocarbon crack system, uap, emisi.


2/11

Pendahuluan

Udara adalah suatu campuran gas yang terdapat pada lapisan yang

mengelilingi bumi dan komponen campuran gas tersebut tidak selalu konstan

(Fardiaz, 1992). Udara juga merupakan atmosfer yang berada di sekeliling bumi

yang fungsinya sangat penting bagi kehidupan manusia di dunia ini. Dalam udara

terdapat oksigen untuk bernafas, karbondioksida untuk proses fotosintesis oleh

klorofil daun dan ozon untuk menahan sinar ultraviolet.(Marbun, 2010)

Menurut Wardhana (1995), udara bersih yang dihirup hewan dan manusia

merupakan gas yang tidak tampak, tidak berbau, tidak berwarna maupun berasa.

Meskipun demikian, udara yang benar-benar besih sulit didapatkan terutama di

kota besar yang banyaj terdapat industri dan lalu litas yang padat. Udara yang

mengandung zat pencema dalam hal ini disebut udara tercemar. Udara yang

tercemar tersebut dapat merusak lingkungan dan kehidupan manusia. kerusakan

lingkungan berarti berkurangnya daya dukung alam terhadap kehidupan yang

pada gilirannya akan mengurangi kualitas hidup manusia secara keseluruhan.

Berdasarkan Keputusan Menteri Negara Kependudukan dan Lingkungan

Hidup (KEPMEN KLH) No. Kep. 02/Men-KLH/1998, yang dimaksudkan dengan

pencemaran udara adalah masuk atau dimasukkannya mahluk hidup, zat, energi

dan atau komponen lain ke udara dan atau berubahnya tatanan udara oleh kegiatan

manusia atau proses alam sehingga kualitas udara turun hingga ke tingkat tertentu

yang menyebabkan udara menjadi kurang atau tidak dapat berfungsi lagi sesuai

dengan peruntukkannya.

Sumber pencemaran udara yang utama adalah berasal dari transportasi

terutama kendaraan bermotor yang menggunakan bahan bakar yang mengandung

zat pencemar, 60% dari pencemar yang dihasilkan terdiri dari karbon monoksida

dan sekitar 15% terdiri dari hidrokarbon (Fardiaz,1992).

Pertumbuhan pada sektor transportasi, yang diproyeksikan sekitar 6% sampai

8% per tahun, pada kenyataannya tahun 1999 pertumbuhan jumlah kendaraan di

kota besar hampir mencapai 15% per tahun. Dengan menggunakan proyeksi 6 -

8% maka penggunaan bahan bakar di Indonesia diperkirakan sebesar 2,1 kali

konsumsi tahun 1990 pada tahun 1998, sebesar 4,6 kali pada tahun 2008 dan 9,0

kali pada tahun 2018 (World Bank, 1993 cit KLH, 1997). Pada tahun 2020


3/11

setengah dari jumlah penduduk Indonesia akan menghadapi permasalahan

pencemaran udara perkotaan, yang didominasi oleh emisi dari kendaraan

bermotor. Perkiraan hasil studi Bank Dunia tahun 1994 (Indonesia Environment

and Development) menunjukkan bahwa kendaraan di Jakarta (diperkirakan

kondisi yang sama terjadi pada kota-kota besar lainnya) memberikan kontribusi

timbal 100%, SPM10 42%, hidrokarbon 89%, nitrogen oksida 64% dan hampir

seluruh karbon monoksida. (Kusminingrum, 2008)

Di Indonesia, penggunaan kendaraan bermotor sudah banyak, mulai dari

dijadikan kendaaan pribadi sampai menjadi angkutan umum. Hal ini menjadi

kontribusi besar dalam pencemaran udara yang ada. Kini kendaraan bermotor

sudah dirasa menjadi kebutuhan primer bagi masyarakat, sehingga banyak pula

upaya yang dilakukan untuk menghemat bahan bakar dari kendaraan bermotor ini

karena faktor ekonomi yang ada. Terdapat banyak cara untuk meningkatkan nilai

oktan atau nilai kalor dalam bahan bakar yang berkaitan dengan penghematan

bahan bakar. Penghemat bahan bakar menggunakan additive banyak

kekuranganya, sama juga yang menggunakan alat. Berkaitan dengan kelebihan

dan kekurangan dari alat penghemat bahan bakar, sekarang ini banyak ilmuwan

melakukan riset simulasi-simulasi yang berkaitan dengan pemanfaatan

hidrokarbon yang terdapat pada premium dan pertamax.

Hidrokarbon yang terdapat pada bahan bakar dipecah menjadi atom hidrogen

(H) dan karbon (C) dengan menggunakan pipa katalis yang dipanaskan dari

exhaust knalpot dan panas blok mesin. Unsur H dan C menyuplai ke karburator

untuk penyempurnaan pembakaran dengan metode Hydrocarbon crack System

(HCS). (www.baligifter.org)

Penggunanaan HCS sangat efektif mengurangi bahan bakar kendaraan

(www.gassavers.org). Fokusnya adalah memanfaatkan limbah pipa tembagasebagai pipa katalis HCS dan memanfaatkan uap bahan bakar tangki. Diharapkan

alat ini mampu mengurangi emisi gas buang mobil dan menghemat bahan bakar

diatas 70%. (Raharjo,2013)

Proses Pembakaran Mesin

Kendaraan bermotor bisa berupa sepeda motor maupun mobil. Sepeda motor

memiliki daya penggerak sama dengan mobil dan pesawat tenaga lainya. Daya
http://www.baligifter.org/http://www.gassavers.org/http://www.gassavers.org/http://www.baligifter.org/


4/11

penggeraknya utama yaitu mesin (engine). Pembakaran sebagai reaksi kimia atau

reaksi persenyawaan bahan bakar dengan oksigen dengan diikuti sinar atau panas.

Alkana terbakar dalam keadaan oksigen berlebihan dan reaksi ini menghasilkan

sejumlah kalor (eksoterm).

Reaksinya : CH4+ 2O2CO2+ 2H2+ 212,8 kkal/mol

C4H10+ 2O2CO2+ H2O + 688,0 kkal/mol

Mekanisme pembakaran sangat dipengaruhi oleh keadaan dari keseluruhan

proses pembakaran dimana atom-atom dari komponen yang dapat bereaksi

dengan oksigen dan membentuk produk yang berupa gas. Bila oksigen dan

hidrokarbon tidak bercampur dengan baik, maka akan terjadi proses cracking.

Dimana pada nyala akan timbul asap. Pembakaran seperti ini dinamakan

pembakaran tidak sempurna (Toyota Step 2, 1996).

Jenis pembakaran pada motor bensin meliputi pembakaran normal

(sempurna) dan pembakaran tidak normal. Pembakaran normal adalah bahan

bakar dapat terbakar seluruhnya pada saat dan keadaan yang dikehendaki.

Pembakaran tidak sempurna adalah pembakaran dimana nyala api dari

pembakaran ini tidak menyebar secara teratur dan merata, sehingga menimbulkan

masalah atau bahkan kerusakan pada bagian-bagian motor (Daryanto, 2002).

Kebanyakan motor bakar torak bekerja dengan siklus 4-langkah pembakaran

sempurna. Pada motor otto proses pembakaran didalam motor bakar torak terjadi

secara periodik. Sebelum terjadi proses pembakaran berikutnya, terlebih dahulu

gas pembakaran yang sudah dipergunakan harus dikeluarkan dari dalam silinder,

hal ini dapat dilihat pada Gambar 1

Gambar 1 Siklus 4-Langkah pada mesin Otto (www.otomotrip.com)


5/11

Sistem Bahan Bakar Pada Mesin Otto

Pada mesin otto terdapat sistem bahan bakar yang terdiri dari sistem suplai

bahan bakar dan sistem penakar bahan bakar. Sistem suplai bahan bakar berfungsi

mengalirkan bahan bakar dari tabung bahan bakar ke sistem penakar bahan bakar.

Sedangkan sistem penakar bahan bakar pada mesin otto baik yang menggunakan

karburator atau sistem injeksi bahan bakar berfungsi sebagai berikut :

1. Penakar campuran udara bahan bakar terbakar dengan cepat dan sempurna.

2. Atomisasi dan penyebar bahan bakar didalam aliran udara atau dikenal dengan

Air Fuel Ratio (AFR).

Air Fuel Ratio (AFR) yaitu perbandingan jumlah udara terhadap bahan bakar

dalam berat. Nilai perbandingan teoritis untuk proses pembakaran sempurna atau

AFR stoikiometri untuk motor otto sekitar 14,7. Sistem bahan bakar harus mampu

menghasilkan perbandingan udara bahan bakar yang dibutuhkan disilinder yang

sesuai dengan kondisi operasi mesin (Arifuddin, 1999).

Hidrocarbon Crack System (HCS)

Metode pengurang emisi gas buang kendaraan bermotor terutama CO dan

pengemat bahan bakar sekarang ini yang banyak dipakai adalah Hydrocarbon

Crack System (HCS). HCS sendiri adalah sistem memecah atom hidrokarbon

menjadi atom hidrogen (H2) dan karbon (C) dengan media pipa katalis yang

dipanaskan untuk menyuplai proses pembakaran mesin, yang ditunjukan pada

Gambar 2. Panas yang digunakan yaitu panas luar atau exothermic dari mesin

internal combustion. Mulai dari blok mesin sampai exhaust knalpot dengan

temperatur mencapai hingga 400oC (Tirtoatmodjo, 2009). Hydrogen yang

digunakan dari bahan bakar minyak (BBM) Oktan 88 (Premium) atau Oktan 92(Pertamax). Premium rumus kimianya C8H18 dan Pertamax rumus kimianya

C10H24. C8H18dicrack atau diurai menjadi 8 atom carbon dan 18 atom hidrogen

(H2), sedangkan C10H24jika di-crack atau diurai menjadi 10 atom karbon dan 24

atom hidrogen (H2). Gas hidrogen merupakan gas yang paling ringan, tidak

berwarna dan tidak berbau, dan bersifat mudah terbakar dengan adanya oksigen.

Gas hidrogen membantu menyempurnakan sistem pembakaran pada kendaraan

bermotor dan diperoleh daya mesin yang lebih besar. Semakin tinggi nilai oktan


6/11

yang digunakan semakin besar tenaga kendaraan yang akan dihasilkan

(Supraptono, 2004).

Gambar 2 Perlengkapan Komponen HCS Dan Skema Pemasangannya

(www.Kr.Co.Id/Web/Detail, 2008)

Proses pembuatan dan penggunaan HCS

Riset yang diusulkan mengikuti diagram alir pada Gambar 3. Pertama,

membuat pipa katalis dengan panjang 100, 150, dan 200 mm. Variasi konsentrasi

jumlah bahan bakar (BB) premium dalam tangki yang akan digunakan 20 liter dan

30 liter. Untuk pengujian pada putran idle atau 700 rpm dan 2500 rpm. Kedua,

pengujian menggunakan uji hemat bahan bakar dan emisi gas buang. Material

yang digunakan limbah tembaga dengan diameter 16 mm, batang aluminium

diamter 7 mm, dan bahan bakar premium.Uraian langkah-langkah penelitian dapat

dijabarkan ke dalam diagram alir penelitian pada Gamba 3 sebagai berikut.


7/11

Gambar 3 Diagram Alur Kerja Penelitian (Abdillah, 2014)

Alat yang digunakan :

Pipa katalis dari pipa tembaga bekas kondensor AC dengan diameter pipa 8

mm. Bagian dalam pipa katalis diisi batang aluminium yang diameter 7 mm.

Desain pipa katalis HCS ditunjukan pada Gambar 4. Bahan pendukung lain yaitu

premium sebagai bahan bakar sepeda motor Zupiter Z, reservoir kapasitas 1.200

ml dari aluminium, dan kran pengatur aliran

Gambar 4 Desain pipa katalis HCS (Solechan, 2014)

Bahan yang digunakan :

Media uji pipa katalis menggunakan sepeda motor Zupiter Z 113,7 cc tahun

2006 dengan rasio konsumsi bahan bakar 1: 47,5 artinya 1 liter BBM mampu


8/11

berjalan 47,5 km. Alat pengujian menggunakan stopwatch, termometer,

tachometer, sound level meter, dan Gas Analyzer. (Solechan, 2014)

Langkah-langkah pembuatan pipa katalis HCS sebagai berikut :

1. Pipa tembaga dengan tubing cutter, sedangkan pembekokannya

menggunakan bending copper tubing.

2.

Pemotongan batang aluminium 7 mm dengan panjang 80 mm dengan

gergaji besi.

3. Pensettingan pipa tembaga dan batang alumunium sebelum di las. Setiap

ujung pipa tembaga dibuat flaring atau agak tirus untuk mempermudah

penggelasan antar sambungan pipa tembaga yang berdiamter besar dan

kecil

4.

Untuk desain HCS menggunakan pipa tembaga 5 dan 8 mm.

5. Apabila batang aluminium sudah masuk kedalam pipa katalis 8 mm, untuk

ujung-ujung pipa disambung dengan pipa tembaga dengan diameter 5 mm,

sekaligus diflaring ujung-ujungnya untuk dilakukan pengelasan.

6. Pengelasan menggunakan brazing copper tubing dengan pengisi las dari

perak.

7.

Pemeriksaan pipa katalis untuk mengetahui kebocoran pipa. Proses

selanjutnya sama dengan tahap 1 sampai 7 dengan panjang dan diameter

pipa katalis yang berbeda(Solechan, 2014).

Variabel Yang Diuji

Dalam penelitian ini variabel yang diujikan antara lain emisi gas buang,

waktu performa mesin, temperatur mesin, dan kebisingan.

Negara Indonesia termasuk Negara yang standar emisinya tidak ketat,

hanya mengukur 4 unsur dalam gas buang yaitu senyawa HC, CO, CO2dan O2(Satudju, Dj, 1991). Karbon Monoksida (CO) merupakan hasil dari pembakaran

yang tidak tuntas yang disebabkan karena tidak seimbangnya jumlah udara pada

rasio udara bahan bakar (AFR). Nilai CO berdasarkan batas emisi gas buang

yang diizinkan maksimal 4,5% (Witoelar, 2006). Sebuah penelitian telah

dilakukan dan hasil pengujian tersebut menunjukan bahwa sebelum menggunakan

pipa katalis HCS kandungan CO sebesar 5,97 % pada putaran 900, pada putaran

2000 rpm mengalami penurunan 5,43 %. Unsur CO tanpa katalis masih diatas


9/11

nilai ambang batas yang diizinkan. Ini dikarenakan rasio udara bahan bakar

(AFR) sangat miskin atau campuran kaya dan nilai oktan rendah, sehingga sulit

terbakarnya bahan bakan (Mustafa, 2012). Setelah dipasang pipa katalis HCS

terjadi penurunan kandungan unsur CO, baik pada kecepatan 900 rpm, 1500 rpm

maupu 2000 rpm. Penurunan CO juga dipengaruhi dari panjang pipa katalis dan

volume premium. Pipa katalis 100 mm kecepatan 900 rpm kandungan CO sebesar

4,52 % terjadi penurunan 24 %. Pipa katalis 150 mm sebesar 4.43 % dan pipa

katalis 200 mm sebesar 6,04 %. Hasil CO yang paling baik pada untuk putaran

900 rpm dan volume pertamax 1000 ml pada pipa katalis 200 mm sebesar 6,04 %,

sedangkan pada putaran 2000 rpm dan volume pertamax 1500 ml pada pipa

katalis 200 mm sebesar 4.57 % (Solechan, 2014). Suplay uap premium dari tangki

bahan bakar ke intake manifold menjadikan nilai oktan meningkat, apalagi

ditambah ruang volume tangki bahan bakar yang besar, ini mampu meningkatkan

jumlah unsur hidrogen dan karbon. Nilai oktan yang tinggi menjadikan

pembakaran sempurna dan nilai AFR ideal (Supraptono, 2004).

Waktu performa ini berhubungan dengan nilai oktan. Semakin tinggi nilai

oktan yang digunakan, semakin besar tenaga kendaraan yang akan dihasilkan dan

konsumsi BBM rendah (Supraptono, 2004). Sebuah penelitian telah dilakukan dan

hasil pengujian tersebut menunjukan bahwa Sebelum dipasang pipa katalis HCS,

waktu performa mesin sangat pendek, baik pada putaran mesin 900 rpm, 1500

rpm, maupun 2000 rpm dengan durasi 12:45 menit, 09:59 menit, dan 1:35 menit.

Waktu performa mesin sangat pendek disebabkan BBM yang dipakai memiliki

nilai oktan rendah yaitu oktan 82. Semakin tinggi nilai oktan yang digunakan,

semakin besar tenaga kendaraan yang akan dihasilkan dan konsumsi BBM rendah

(Supraptono, 2004). Penambahan panjang pipa katalis HCS dan menurunya

volume pertamax akan meningkatkan waktu performa mesin, baik pada putaranmesin 700 rpm, 1500 rpm, maupun 2000 rpm. Tanpa pipa katalis dengan putaran

mesin 900 rpm waktu performa mesin 3:57 menit, setelah dipasang pipa katalis

dengan panjang 100 mm dan volume premium 1000 ml mengalami peningkatan

18%, pipa katalis panjang 150 mm peningkatan 33%, sampai yang paling optimal

35 % pada pipa katalis 200 mm. Sedangkan untuk putaran mesin 2000 rpm

sampai mengalami peningkatan 52 % (Solechan, 2014). Prosentase penghematan

BBM tergantung diameter, panjang pipa katalis, volume uap dan aliran uap


10/11

hidrokarbon (David, 2012). Semakin panjang pipa katalis dan volume pertamax

akan meningkatkan jumlah hidrokarbon dan kemurnian hidrogen dan karbon

tanpa kandungan H2O (Tirtoatmodjo, 2009).

Dalam sebuah penelitian yang sama, menunjukan suatu perbedaan pada

temperatur mesin dari kendaraan bermotor yang diuji. Temperatur mesin baik

pada putaran 900 rpm, 1500 rpm, maupun 2000 rpm tanpa menggunakan pipa

katalis HCS memiliki temperatur mesin paling tinggi. Setelah dipasang pipa

katalis HCS yang lebih panjang dan volume pertamax yang diperkecil

menyebabkan temperatur mesin rendah, dikarenakan suplay uap premium dari

tangki menjadikan bahan bakar menjadi kaya hidrogen dan karbon. Masih dalam

penelitian yang sama, pengujian kebisingan menggunakan sound level meter

dengan jarak 30 cm dari mesin. Menggunakan pipa katalis 100 ml mengalami

penurunan nilai kebisingan sebesar 6 % atau 7 dB. Menggunakan pipa katalis 150

mm, kebisinganya stagnan 61 dB. Setelah dipasang pipa katali 200 mm,

kebisingan menurun 61 atau terjadi penurunan 7 % (7dB) (Solechan, 2014).

Kesimpulan

1.

Mekanisme kerja dari penelitian ini diawali dengan menguji performa

kendaraan bermotor, memasang pipa katalis HCS pada mesin, menguji

kinerja dari HCS lalu membandingkan hasil sebelum dan sesudah

pemasangan HCS

2. Variasi desain pipa katalis HCS adalahputaran mesin, panjang pipa katalis

dan volume bahan bakar.

3.

Desain pipa katalis HCS bertujuan untuk mengurangi emisi gas buang CO

dan mampu menghemat bahan bakar 50% sampai 70%.


11/11

Daftar Pustaka

Air.Jurnal Teknik Mesin Vol. 1, No. 1, April 1999 : 24 29. Jurusan Teknik

Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Kristen

Petrahttp://puslit.petra.ac.id/journals/mechanical

Arifuddin. 1999.Penggerak Mula Motor Bakar Torak. Jakarta : Univ. Gunadarma

Arismunandar. Wiranto. 1988.Penggerak Mula Motor Bakar. Bandung : ITB

Keputusan menteri negeri kependudukan dan lingkungan hidup Keputusan

menteri Negara lingkungan hidup no. 48 tahun 1996 tentang baku tingkat

kebisingan

Ketta Mc, J.J. (1988). Encyclopedia of Chemical Processing and Design. New

York : vol 1. Marcell Dekker

Muadi Ikhsan. 2010. Pengaruh jumlah katalisator pada hydrocarbon crack

system (HCS) dan jenis busi terhadap daya mesin sepeda motor yamaha

jupiter z tahun 2008. Solo : Jurusan Pendidikan Teknik Kejuruan, FKIP-

UNS

Mustafa Bakeri, Akhmad Syarief, Ach. Kusairi S. 2012.Analisa gas buang mesin

berteknologi efi dengan bahan bakar premium. info teknik, Volume 13 No.

1, Juli 2012, hal 81-9

Solechan. 2014. Analisa Penambahan Pipa Katalis Hydrocarbon Crack System

Dengan Memanfaatkan Uap Tangki Terhadap Penghematan Bahan Bakar

Dan Emisi Gas Buang Sepeda Motor Zupiter Z. Semarang: Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Semarang

Supraptono. 2004. Bahan Bakar dan Pelumas. Semarang : Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

Witoelar. R. 2006.Ambang Batas Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Lama.

Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup. No 5.

Yusuf Wibisono. 2002.Toyota Kijang Super [Generasi 3 (A) : 1986-1992

(KF40/KF50)]. Bandung : Sep-Nov 2002. Alli-Rights Reserved

4311413047_desi purnama sari

Documents