'6 - inis.iaea.org

Kris Tri Basuki ISSN 0216 - 3128 105-PENURUNAN KONSENTRASI HC DAN S02 PADA EMISIKENDARAAN BERMOTOR DENGAN MENGGUNAKAN Ti02LOKAL YANG DISISIPKAN KARBON AKTIF

Kris Tri BasukiPusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

ABSTRAK

PENURUNAN KONSENTRASI HC DAN SO] PADA EMISI GAS BUANG KENDARAAN BERMOTORDENGAN MENGGUNAKAN TiO] LOKAL YANG DlSISIPKAN KARBON AKTIF. Karbon aktif dapatdigunakan sebagai media penyerap gas HC dan SO] pada emisi gas buang kendaraan bermotor. Dari hasi/penelitian diketahui bahwa media karbon aktifyang dipasang sepanjang 5 em, 10 cm dan 15 em padaknalpot uji memberikan hasi/ penurunan konsentrasi gas HC sebesar 78,48%, 81,50 % dan 86,32 %. Padapenambahan konsentrasi 15 %, 10 % dan 15 % TiO] pada media karbon aktif dengan panjang media 15 cmmemberikan penuruncm konsentrasi HC sebesar 88,29 %, 91,55 % dan 94,92 %. Sedangkan untuk gas SO],karbon aktifyang dipasang sepanjang 5 cm, 10 cm dan 15 cm pada knalpot uji memberikan hasi/ penurunankonsentrasi gas SO] sebesar 48,630 %, 60,517% dan 76,789%. Pada penambahan konsentrasi 5%, 10%dan 15% TiO] pada media karbon aktif dengan panjang 15 em memberikan penurunan konsentrasi SO]sebesar 80,223 %,82,594 % dan 87,696 %. Dari hasi/ penelitian dapat diketahui bahwa media karbon aktifdengan konsentrasi TiO] 15 % ternyata lebih efektif dibanding konsentrasi TiO] 5% dan 10% karena dapatmenurunkan konsentrasi gas HC dan SO] lebih yang lebih besar.

~

Kala Kunci : Gas buang kendaraan, HC, SO], karbon aktif anU

ABSTRACT

TO REDUCE OF HC AND SO] EMISSION FROM ENGINE'S EXHAUST WITH LOCAL OF TiO] TOINSERTED IN ACTIVE CARBONE. The Active carbone can be use to adsorbe of emission HC and SO] gasfrom Engine's exhaust. The result of this research, to make active carbon with 5 em, 10 em and 15 emlength in Engine's exhaust can be reduce of HC are 78,480 %, 81,500 % and 86,320 %. The inserted of 5,10, 15 % TiO] in active carbone with 15 cm length can be reduce of HC are 88,290 %, 91,550 % and94,920 %. With 5 em, 10 cm and 15 cm length of variation in Engine's exhaust can be reduce of SO] are48,630 %, 60,5/7 % and 60,5/7 %. The inserted of5, 10, 15 % TiO] in active carbone to make 15 em lengthcan be reduce of SO] are 80,223 %, 82,594 % and 87,696 %. The result of this research to known that themake of 15 % ofTiO] inserted in active carbon is more effective with 5 % and 10 % ofTiO].

K" Wo,d,..Engin,',~ho~'. lie. SO. o"lw co,bo",'6PENDAHULUAN

Udara bersih adalah kebutuhan mendasar bagimanusia dan makhluk hidup lainnya. Kualitasudara harus terpelihara daTipencemaran yang timbulakibat aktivitas manusia baik itu kegiatan industrimaupun transportasi. Pencemaran udara menurut PPRI No. 41/1 999 (tentang Pengendalian PencemaranUdara) adalah masuknya atau dimasukkannya zat,energi dan atau komponen lain ke dalam udaraambien oleh kegiatan manusia, sehingga mutu udaraambien turun sampai ke tingkat tertinggi yang tidakdapat memenuhi fungsinya.

Sumber pencemaran udara yang terbesarberasal daTi transportasi khususnya kendaraanbermotor. Emisi gas buang kendaraan bermotorkhususnya yang menggunakan bahan bakar minyakbumi antara lain SO" NO" CO, HC, dan partikulatdebu. Dampak negatif menurunnya kualitas udara

yang disebabkan emisi gas tersebut sangat besarterhadap lingkungan dan bagi kesehatan manusiabahkan dapat menyebabkan kematian apabila beradajauh di atas standar baku muku.

Upaya penanganan untuk meminimasipolutan di udara akibat emisi dari saranatransportasi telah banyak dilakukan, antara laindengan cara mereduksi polutan langsung darisumbemya. Pada penelitian ini akan dilakukanusaha untuk mereduksi konsentrasi polutan gas HCdan S02 dengan menggunakan metode adsorpsimelalui penyisipan katalis Ti02 pada karbon aktifsebagai media adsorpsi polutan pada emisi gasbuang. Media karbon aktif akan di tempatkan padaknalpot uji yang disambung dengan knalpot aslikendaraan bermotor berbahan bakar bensin.

Prosiding PPI - PDIPTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

Yogyakarta, 10 Juli 2007

106 ISSN 0216 - 3128 Kris Tri Basuki

Adsorpsi gas merupakan proses dimanamolekul gas terperangkap kedalam struktur suatumedia padat dan seolah-olah menjadi bagian darikeseluruhan media tersebut. Proses ini dijumpaiterutama dalam media karbon aktif. Bahan penjerapmerupakan suatu padatan yang mempunyai sifatmengikat molekul gas pada permukaannya. Sifat inisangat menonjol pada padatan berpori, semakinhalus serbuk-serbuk penjerap semakin luaspermukaannya dan daya serapnya semakin besar.

Agar adsorbsi terjadi pada struktur mediapadat yang masuk pada interkalasi antara lain bahwastruktur yang akan diperangkap harus lebih keeildari pada ruang interkalasi media padatnya. Prosesawal kontaminan gas berkontak dengan adsorbenpada bagian paling atas dari kolom adsorpsi.Adsorbat makin lama makin dijerap sejalan denganmengalirnya gas tersebut ke bawah melewati kolom.Panjang dari daerah dalam kolom dimana molekuladsorbat dijerap disebut zona adsorpsi. (Reynold,]982).

Karbon aktifyang digunakan untuk menjerapmolekul-molekul gas adalah karbon aktif yangberpori-pori mikro. Menurut Cheremisinoft (] 998),karbon aktif ini dapat menyebabkan molekul gasyang sangat kecil mampu melewatinya. Karbon aktifpenyerap gas dibuat dari tempurung kelapa yangberukuran pori 20 A. Dalam keadaan normal ruangantarlapis pada karbon aktif terisi oleh molekul airbebas yang berada di sekitar kation. Bila karbonaktif dipanaskan sampai pada suhu ]00 °C maka

Peralatan yang digunakan terlihat pada Tabel ].

molekul-molekul air tersebut akan menguap (keluar)sehingga karbon aktif dapat berfungsi sebagaipenyerap gas. Tetapi apabila karbon aktifdipanaskan pada suhu diatas ]50 °C, struktur karbonaktiftersebut akan rusak karena tidak tahan panas.

Titanium dioksida merupakan senyawamuItiguna yang tidak bersifat raeun, selalu stabildan bekerja pada suhu ruangan serta murah.Titanium dioksida tidak larut dalam HCI, HNOJ danaquaregia tetapi dapat larut dalam asam sulfat pekat.

Senyawa Ti02 yang disisipkan pada karbonaktif hanya berfungsi sebagai katalis untukmempereepat terjadinya proses penyerapan gas olehkarbon aktif. Selain Ti02, beberapa eontoh katalislain yang biasa digunakan antara lain silika gel, danalumina. Menurut Ibosuki (]996), katalismdapatmengoksidasi N02 dan mampu memeeah berbagaisenyawa organik, antara lain molekul merkaptan,asetaldehid, dan hidrogen sulfida. Ti02 dapatdiregenerasi dengan mudah pada suhu ruangan.Dimata para ahli kimia, Ti02 merupakan katalisyang eoeok untuk digunakan karena mempunyaikeuntungan diantaranya tidak bersifat beraeun,selalu stabil dan bekerja pada suhu ruangan sertaekonomis.

TAT A KERJA

Alat Dan Bahan

Alat:

Tabell. Jenis Perala tan yang Digunakan

No AlatMerkTipelKapasitaslUkuranKeterangan

1

Alat eetak berbentuk -1 emJLogam

kubusalumunium

2

Timbangan Analitis MettlerH78AR /200 gramAlat listrik

2

Oven Karl Kolb6 rak 240 °CAlat listrik

4

Homogenizer --Alat listrik

5

Gas Analyzer SPTCAutocheck 974/5Alat listrik

6

Midget Impinger -20 emLogam

7

Knalpot uji HONDAGL ]00 tahun 1982Kendaraan uji



Kris rri Basuki ISSN 0216 - 3128 /07

Bahan:

Sedangkan bahan yang digunakan terlihat pada Tabel 2.

Tabel2. Jenis Bahan yang Digunakan

NoBahanBentukWamaMerkIPembuatKebutuhan

I

Karbon aktif SerbukHitamBrataco5 kg

2

Titanium dioksida (Ti02) SerbukPutihProses Di PT APBI kg

3

Semen SerbukAbu-abuTiga Roda109

4

Gula halus SerbukPutih -109

5

Gelatin KristalKuningMerck10 g

6

Kanji SerbukPutih -100 g

7

Lem Kayu PastaPutih Fox10 g

8Minyak Paraffin CairKuning -IOOmL

9

Aquades CairTidak -10 L

berwama

e. Media siap digunakan pada pengambilansampel gas.

3. Membuat tabung adsorpsi

Tabung adsorpsi digunakan untukmenempatkan media karbon aktif, seperti padaGambar 3:

Tahap Pelaksanaan

Pengambilan sampel gas HC dilakukandengan menggunakan peralatan digital, yaituautochek 974/5, seperti Gambar 4. Untuk setiappengukuran konsentrasi sam pel gas HC dibutuhkanwaktu yang relatif singkat, yaitu selama 8 detik.Sedangkan untuk gas S02 pengambilan sampel gasdilakukan dengan menggunakan midget impinger.Tabung impinger berfungsi sebagai tempat larutanpenyerap gas S02 (pereaksi pararosanilin). Adapunwaktu yang diperlukan untuk setiap pengambilansampel gas NOz didasarkan pada perubahan warnapereaksi saltzman pada pengambilan sampel N02( dari tidak berwama menjadi merah, yaitu selama± 10 men it ).

Cara Kerja

Tahap Persiapan

Adapun langkah kerja pada tahap persiapanini adalah sebagai berikut :

I. Uji bahan perekat

a. Mencampur karbon aktif, akuades danberbagai jenis perekat hingga rata danterbentuk adonan kemudian dicetak.

b. Mengeluarkan media dari cetakan,kemudian dipanaskan dalam oven selamatigajam dengan suhu 120°C.

c. Mengeluarkan media dari oven.

d. Menguji media karbon aktif dengan

berbagai jenis perkat dengan caramenjatuhkan media ke atas lantai. Jenisperekat yang dipilih adalah perekat yangsetelah dijatuhkan permukaannya keras,tidak rapuh dan homogen.

2. Pembuatan media penyerap

a. Mencampur karbon aktif dan Ti02 lokalhingga homogen selama ± tiga jam

menggunakan homogenizer.

b. Mencampur larutan perekat dalamcampuran karbon aktif dan Ti02 lokalhingga rata dan terbentuk adonan kemudiandicetak.

c. Mengeluarkan media dari cetakan,kemudian dipanaskan dalam oven selama

tigajam dengan suhu 120°C.

d. Mengeluarkan media dari oven danmenyimpan dalam wadah kedap udara

1.5 unlUcm1~em

Med •• ka.bou aktif

Outlet


Yogyakarta, 10 Juri 2007

108!!!!!!!!!

ISSN 0216 - 3128 Kris Tri Basuki

(a)

(b)

Gambar 4. Autochek SPTC 974/5 (a) danTabung Impinger (b)

Untuk gas HC yang ditangkap denganautochek 974/, dapat dianalisa secara langsungdengan melihat hasil penurunan konsentrasi yangditampakkan pada layar monitor alat tersebut.Sedangkan sampel SOz yang telah diambil,kemudian dianalisa dilaboratorium dengan metodeanalisa spektrofotometri.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Uji Bahan Perekat

Dari hasil uji coba bahan perekatmenunjukkan bahwa hasil pencampuran antarakarbon aktif dengan kanji memiliki kualitas yangsangat baik. Hal ini karena gaya adhesi antaramolekul karbon aktif dan molekul kanji lebih kuatbila dibandingkan gaya adhesi antara molekulkarbon aktif dengan molekul dari jenis bahanperekat lainnya.

Dengan demikian, sifat fisik media adsorpsiyang dihasilkan lebih keras dan tidak mudah pecah

sehingga menjamin bentuk dan ukurannya tetapterjaga sesuai dengan bentuk dan ukuran cetakan.Selain itu permukaan media adsorpsi lebih halus,homogen dan tidak berlubang-Iubang sehinggadapat menyerap gas secara maksimal.

Selanjutnya kanji dapat digunakan dalampembuatan media adsorpsi baik tanpa TiOz maupundengan tambahan TiOz, sedangkan perekat jenislain tidak digunakan. Prosentase berat kanji dalamkomposisi media adsorpsi adalah sebesar I % dariberat total media.

Teknik Penyisipan TiOz Pada Karbon Aktif

Penyisipan TiOz pada serbuk karbon aktifdilakukan pada saat pembuatan media adsorpsi.Penyisipan TiOz pada karbon aktif dimulai denganpencampuran antara kedua material tersebut.Pencampuran antara TiOz dan karbon aktifdilakukan secara mekanis melalui prosespengadukan kering pada homogenizer selama tigajam. Proses pengadukan kering dilakukan agardiperoleh hasil pencampuran yang homogen.Setelah melalui proses pengadukan kering,campuran homogen antara karbon aktif dan TiOzselanjutnya ditambah dengan akuades untuk prosespengadukan basah.

Serbuk karbon aktif dan TiOz yangtercampur secara homogen menunjukkan bahwamolekul TiOz telah menyisip dan mengisi ruangantarlapis pada struktur karbon aktif. Pada kondisitersebut telah terbentuk struktur karbon aktif yangbaru. Jarak antar lapisan karbon aktif setelahpenyisipan TiOz menjadi lebih lebar. Hal inidisebabkan molekul TiOz yang menyisip ke dalamruang antarlapis karbon aktif mempunyai ukuranmolekul yang relatif lebih besar dari pada ukuranmolekul HzO, debu dan kation Fe3+ yang secaraalami telah terdapat dalam ruang antarlapis karbonaktif sebagai material inert (sebagai pengotor).

Namun demikian, struktur karbon aktifyangterbentuk pasca penyisipan TiOz belum stabil.Struktur lapisan karbon aktif ditopang olehmolekul TiOz (sebagai penyangga antarlapiskarbon aktit) yang belum kokoh. Struktur lapisanyang belum stabil ini sangat rentan terhadap resikokeruntuhan. Oleh karena itu, struktur lapisan iniperlu distabilkan melalui proses pemanasan.

Tahap selanjutnya dari proses penyisipanTiOz adalah proses pemanasan media adsorpsi.Proses pemanasan bertujuan antara lain untukreaktivasi media adsorpsi, stabilisasi strukturlapisan karbon aktif dan eliminasi kadar air. Prosespemanasan dilakukan pada suhu 1200 C dengan



Kris Tri Basuki ISSN 0216 - 3128 109

Karbon Aktif Tanpa

menggunakan oven. Suhu pemanasan yersebutditentukan berdasarkan daya tahan struktur karbonaktif dalam menerima panas dan peneapaian suhuminimum untuk stabilisasi struktur lapisan karbonaktif pada proses penyisipan. Pada pemanasandiatas suhu 1400 C, struktur karbon aktif akanmengalami kerusakan. Hal ini disebabkan strukturkarbon aktif sangat rapuh dan rentan terhadappanas.

Serbuk karbon aktif dan TiOz yangdigunakan sebenarnya telah melalui proses aktivasipada saat proses pembuatan, sehingga dapatdigunakan seeara langsung. Namun demikian,sangat mungkin media adsorpsi telah mengalamiperubahan kualitas akibat dari berbagai perlakuanyang diberikan pada saat proses pembuatan.Perlakuan yang dimaksud antara lain sepertipenambahan akuades dan kontak dengan udara luar(pada saat pengeringan setelah proses peneetakan).Media adsorpsi tersebut sangat dimungkinkan telahmenjerap gas dan partikel dari udara ambienmeskipun dengan jumlah yang relatif keeilsehingga menyebabkan efektivitas dan daya jerapmenjadi menurun. Oleh karena itu, media adsorpsiperlu direaktivasi melalui proses pemanasan untukmengembalikan media adsorpsi pada kondisisemula.

Struktur lapisan karbon aktif yang barupasea penyisipan TiOz juga dapat distabilkanmelalui proses pemanasan. Struktur lapisan karbonaktif akan stabil dengan proses pemanasan padasuhu minimal 1200 C. Pemanasan karbon aktif padasuhu tersebut menyebabkan struktur lapisan karbonaktif mengalami pengerasan. Sedangkan molekulTiOz sebagai penyangga antar lapisan karbon aktifjuga lebih kokoh dan stabil. Struktur lapisan danstruktur penyangga pada karbon aktif yang stabilini akan terhindar dari resiko keruntuhan antar

lapisan yang dapat menyebabkan kerusakan karbonaktif seeara fisiko

Ruang antar lapis karbon aktif akanbertambah longgar seiring dengan menguapnyamolekul-molekul air akibat proses pemanasanselama tiga jam. Sedangkan material pengotorlainnya yang memiliki titik lebur yang lebih tinggidaripada titik lebur air akan tetap tinggal padaruang antar lapis karbon aktif. Fenomenabertambahnya volume ruang antar lapis padakarbon aktif inilah yang dimanfaatkan untukmenjerap poIutan pada emisi gas buang kendaraanbermotor dalam jumlah yang lebih besar.

Kontrol Awal

Tabel3. HasH Pengukuran Kontrol Awal (Co)HC daD 80z

Konsentrasi ParameterPeDgukuraD

HC (ppm)80z

(u2lm3)I622

2

635930,41

3

732

Rata-rata

663,00930,41

Sumber : Data Primer (2006)

Konsentrasi HC pada saat pangambilansampel sebagai kontrol awal adalah 663,00 ppm,seperti Tabel 3. Konsentrasi ini masih dibawahkonsentrasi HC seperti yang direkomendasikan SKGubemur Jawa Tengah No. 5 Tahun 2004.Berdasarkan SK tersebut, konsentrasi HC yangdiemisikan oleh kendaraan bermotor dengan bahanbakar bensin tidak boleh lebih dari 815 ppm. Hasilpengukuran konsentrasi SOz sebagai kontrol awalyaitu 930,41 llg/m3. Berdasarkan SK GubemurJawa Tengah No. 5 Tahun 2004, konsentrasi SOzyang diemisikan oleh kendaraan bermotor denganbahan bakar bensin tidak boleh melebihi 200

mg/m3. Dengan demikian konsentrasi ini masihdibawah standar SK Gubemur Jawa Tengah No.5Tahun 2004. Namun konsentrasi HC dan SOzsebagaimana dimaksud oleh SK Gubemur JawaTengah No. 5 Tahun 2004 di atas diukur padakondisi pereepatan bebas (idling), bukan padakondisi yang stasioner.

Pengujian MediaPenyisipan TiOz

Pengambilan sampel HC dan SOz dilakukanpada knalpot uji (berisi media karbon aktif tanpapenyisipan TiOz) yang telah disambung denganknalpot asli dari kendaraan uji.

Konsentrasi rata-rata HC pada saatpangambilan sampel awal yaitu 663 ppm, setelahmelewati media karbon aktif dengan panjang media5 em menjadi 142,67 ppm, pada panjang media 10em terjadi penurunan lagi menjadi 122,67 ppm dansetelah melewati media karbon aktif pada panjangmedia 15 em terjadi penurunan yang signifikanyaitu menjadi 90,67 ppm. Sedangkan konsentrasirata-rata SOz pada saat pangambilan sampel awalyaitu 930,41 llg/m3, setelah melewati media karbonaktif dengan panjang media 5 em menjadi 477,950Ilg/m3, pada panjang media 10 em terjadipenurunan lagi menjadi 367,353 llg/m3 dan setelah



1/0 ISSN 0216 - 3128 Kris TriBasuki

Gambar 5.

melewati media karbon aktif dengan panjang media15 em konsentrasinya menjadi 215,950 J.!g/m3•

Penurunan konsentrasi emisi HC dan S02ini terjadi karena sebagian dari po1utan HC danS02 telah terjerap oleh media karbon aktif. Padaknalpot uji terjadi proses adsorpsi gas oleh zatpadat, dimana karbon aktif akan berfungsi sebagaiadsorben, HC dan S02 merupakan adsorbat danknalpot uji dalam hal ini berfungsi sebagai kolomkontinu untuk proses adsorpsi (bed adsorption).Sebagian dari polutan HC dan S02 yangterkandung dalam emisi gas buang kendaraan ujiakan terjerap ke dalam pori-pori media karbon aktifpada knalpot uji, sedangkan sebagian yang lain daripolutan HC dan S02 yang tidak terjerap oleh poripori karbon aktif (lattice) akan tetap keluar sebagaiemisi gas buang. Pada pengambilan sampel ini,konsentrasi lattice dari HC dan S02 yang diukursebagai ejJluent baru.

Dari hasil pengukuran konsentrasi HC danS02 setelah melalui media karbon aktif tanpapenyisipan Ti02 dengan variasi panjang media 5em, 10 em, dan 15 em yang telah dilakukan terlihatbahwa semakin panjang media karbon aktif padaknalpot uji, maka semakin keeil konsentrasi HCdan S02 pada emisi gas buang kendaraan. Hal inidisebabkan zone adsorpsi pada panjang media 15em lebih (uas dari pada zone adsorpsi pada panjangmedia 5 em dan 10 em. Zone adsorpsi inimerupakan bidang kontak antara karbon aktif(adsorben) dengan HC dan S02 (adsorbat).Semakin luas zone adsorpsi maka HC dan S02yang terjerap oleh karbon aktif akan semakin besarsehingga konsentrasi HC dan S02 yang diemisikanakan semakin keeil.

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwavariasi panjang media karbon aktifpada knalpot ujiberpengaruh terhadap penurunan konsentrasi emisiHC dan S02 pada emisi gas buang kendaraan ujidan penurunan tersebut sebanding denganpenambahan panjang media karbon aktif padaknalpot uji.

88.00

86.00~

84.000

'iij82.00c Q)'iij 80.00<;::: W 78.00

76.0074.0051015

Panjang Media (em) ~siensi (%)

(a)

Am~~*~

80.000 70.000~

60.0000

'Cij

50.000

c40.000

Q) 'iij30.000<;::: W 20.000

10.0000.000 51015

(b)

Grafik Efisiensi penurunanKonsentrasi Gas HC (a) danGas S02 (b) Setelah MelaluiMedia Karbon Aktif TanpaPenyisipan Ti02 DenganVariasi Panjang Media 5 em,10 em dan 15 em

Sumber : Hasil Analisa (2006)

Dari hasil pengukuran konsentrasi HC danS02 pada emisi gas buang kendaraan uji setelahmelalui media karbon aktif tanpa penyisipan Ti02dengan variasi panjang media 5 em, 10 em, dan 15em didapatkan prosentase efisiensi penurunankonsentrasi pada gambar 5 diatas.

Berdasarkan Gambar 5 dapat dilihat bahwaefisiensi penurunan konsentrasi emisi HC dan S02pada emisi gas buang kendaraan uji sebandingdengan penambahan panjang media karbon aktifpada knalpot uji. Semakin panjang media karbonaktif dalam knalpot uji maka semakin besar pulaefisiensi penurunan konsentrasi HC dan S02 padaemisi gas buang kendaraan uji dan sebaliknya.



Kris Tri Basuki ISSN 0216 - 3128 111

Pengujian Media Karbon Aktif DenganPenyisipan TiOz

Oari hasil pengukuran konsentrasi HC dan

S02 pada emisi gas buang kendaraan uji setelahmelalui media karbon aktif tanpa penyisipan Ti02menunjukkan bahwa efisiensi terbaik padapenurunan konsentrasi HC dan S02 adalah padapanjang media 15 em. Sehingga pengambilansampel HC dan S02 pada variasi konsentrasi mediadilakukan pada panjang media 15 em.

Konsentrasi rata-rata HC pada saatpangambilan sampel setelah melewati mediakarbon aktif tanpa penyisipan Ti02 (0% Ti02)dengan panjang media 15 em adalah 90,67 ppm,pada panjang media yang sarna namun disertaipenyisipan 5% Ti02 terjadi penurunan menjadi77,67 ppm dan setelah melewati media karbon aktifpada konsentrasi 1° % Ti02 terjadi penurunan lagimenjadi 56 ppm dan pada pada konsentrasi 15 %Ti02 terjadi penurunan yang signifikan yaitumenjadi 33,67 ppm.

Sedangkan konsentrasi rata-rata S02 pada

saat pangambilan sampel setelah melewati mediakarbon aktif tanpa penyisipan Ti02 (0% Ti02)dengan panjang media 15 adalah 215,950 ~g/m3,pada panjang media yang sarna namun disertaipenyisipan 5% Ti02 terjadi penurunan menjadi184,010 ~g/m3, pada konsentrasi 10% Ti02 terjadipenurunan lagi menjadi 161,943 ~g/m3 dan setelahmelewati media karbon aktif dengan konsentrasi5 % Ti02 menjadi 114,477 ~g/m3.

Dari hasil pengukuran konsentrasi HC danS02 setelah melalui media karbon aktif yangdisertai penyisipan Ti02 dengan variasi konsentrasi5% Ti02, 10% Ti02, dan 15% Ti02 yang telahdilakukan, tertihat bahwa semakin besarkonsentrasi media adsorpsi pada knalpot uji, maka

semakin kecil konsentrasi HC dan S02 pada emisigas buang kendaraan uji. Hal ini karena molekulTi02 yang ditambahkan pada karbon aktifmenyisipdiantara struktur lapisan karbon aktif. Penyisipan

molekul Ti02 pada karbon aktif menyebabkanjarak antar lapis pada struktur karbon aktif menjadilebih lebar.

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa

Ti02 yang disisipkan pada media karbon aktifberpengaruh pada penurunan konsentrasi HC danS02

Dari hasil pengukuran konsentrasi HC danS02 pada emisi knalpot kendaraan bermotor setelahmelalui media karbon aktif yang disertaipenyisipan Ti02 dengan variasi konsentrasi media5% Ti02, 10% Ti02, dan 15% Ti02 didapatkanprosentase efisiensi seperti pada Gambar 5 :

96

94<f".

;;;

92c:

Q) 90'" w88

86845

1015

Konsentrasi Ti02 (%)

10 Efisiensi (%)

(a)88,000

~.IkV:

~

86,000

'(ij

84,000

.~ 82,000enffi 80,000

78,00076,0005

1015

Konsentrasi Ti02 ("!o)

10 Efisiensi (%) I

(b)

Gambar 6. Grafik Efisiensi Penurunan

Konsentrasi Gas HC (a) danGas SOz (b) Setelah Melalui

Media Karbon Aktif YangDisisipi TiOz pada PanjangMedia Terpilih denganKonsentrasi TiOz 5 %, 10%,dan 15 %Sumber : Hasil Anatisa (2006)

Berdasarkan Gambar 6 dapat dilihat bahwaefisiensi penurunan konsentrasi emisi HC dan S02pada emisi knalpot kendaraan sebanding dengankonsentrasi Ti02 pada media karbon aktif. Semakinbesar konsentrasi media maka semakin besar pulaefisiensi penurunan konsentrasi HC dan S02 padaemisi gas buang kendaraan uji dan sebaliknya.

Namun pada suatu saat, penambahankonsentrasi Ti02 justru akan menurunkankemampuan adsorpsi media karbon aktif. Hal inidisebabkan Ti02 yang disisipkan pada mediakarbon aktif hanya berfungsi sebagai katalis, bukansebagai adsorben. Penambahan Ti02 yang terlaluberlebih akan mengurangi jumlah karbon aktifyang berfungsi sebagai adsorben HC dan S02'Berkurangnya jumlah karbon aktif akanmengakibatkan zone adsorpsi akan berkurang pula.



112- ISSN 0216 - 3128 Kris rri Basuki

Dari tabel tersebut dapat dilihat bahwakonsentrasi akhir rata-rata untuk parameter HC danS02 menunjukkan adanya perbedaan biladibandingkan dengan konsentrasi awal. Untuk

parameter S02 menunjukkan adanya penurunankonsentrasi, yaitu dari 930,41 ~g!m menjadi827,36 ~g!m3. Sedangkan untuk parameter HCjustru menunjukkan adanya peningkatankonsentrasi. Pada pengukuran sampel awal,konsentrasi HC mencapai 663,00 ppm, sedangkanpada pengukuran sampel akhir menjadi 680,67ppm.

Namun demikian, hasil pengukurankonsentrasi sampel awal dan konsentrasi sampelak-hir untuk kedua parameter terse butmenunjukkan nilai simpangan yang relatif kecil.Nilai sim-pangan baku untuk parameter HC adalahsebesar 12,5 ppm atau sebesar 1,86%. Sedangkannilai simpangan baku untuk parameter S02 adalah72,87 ~g!m3 atau sebesar 8,29 %.

Perbedaan konsentrasi HC dan S02 padasaat awal dan akhir proses pengambilan sampeldapat disebabkan kinerja mesin kendaraan yangtidak stabil setelah beberapa menit dioperasikansehingga konsentrasi emisi gas buang jugaberubah. Dengan demikian dapat disimpulkanbahwa serat glasswool pada knalpot uji tidakberpengaruh pada penurunan konsentrasi emisi gasbuang. Hal ini berarti bahwa polutan yang terjerapselama proses pengambilan sampel yangmenggunakan media adsorpsi pada knalpot ujiadalah murni oleh media adsorpsi itu sendiri.

Pola Adsorpsi HC dan S02

Perbandingan efisiensi penyisihan HC danS02 pada berbagai variasi panjang media danberbagai variasi konsentrasi Ti02 oleh grafikberkut ini pada Gambar 7 :

90

80

706050

403020

10o

5 10 15

Panjang Media <_cm_> _C Efisiensi HC (%)CEfisiensi S02 (%)

(a)

100

90

~ 80~ 70;;; 60

; 50

.~ 40

~ 3020

10

o

o Efisiensi Ie ('!o)

o Efisiensi S02('!oJl Konsentrasi Ti02 (%)

(b)

Gambar 7. Grafik Perbandingan EfisiensiPenyisihan HC dan S02 padaBerbagai Variasi PanjangMedia (a) dan Berbagai VariasiKonsentrasi Ti02 (b)

Dari Gambar 7 terlihat bahwa efisiensi

penurunan konsentrasi emisi S02 yang dihasilkanjauh lebih kecil bila dibandingkan dengan efisiensipenurunan konsentrasi emisi HC baik padapengambilan sampel dengan variasi panjang media(tanpa penyisipan Ti02) maupun pada saatpengambilan sampel dengan variasi konsentrasimedia (dengan penyisipan TiOz). Hal inidisebabkan adanya perbedaan pola adsorpsi antaraHC dan S02 oleh media karbon aktif yangdipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain sifatselektifitas (afinitas) molekul karbon aktif dalammenjerap molekul-molekul polutan gas),temperatur, tekanan dan ukuran molekul gas.Proses adsorpsi gas S02 oleh karbon aktifmembutuhkan kondisi operasi yang kompleks biladibandingkan dengan proses adsorpsi HC yangmembutuhkan kondisi operasi yang lebihsederhana.

Menurut Peavy (1986) dan Tjokrokusumo(1998), Karbon aktif sangat baik untuk menjerappolutan gas HC dan CO namun tidak terlalu baikuntuk menjerap S02' Sebaliknya molekul gas S02dapat terjerap dengan baik oleh adsorben jenismo/ecul/ar sieves (ayakan molekuler). Faktor lainyang mempengaruhi penjerapan gas S02 adalahtemperatur pada saat proses adsorpsi berlangsung.Molekul gas S02, menurut Peavy (1986), akanterjerap oleh pori-pori karbon aktif secara optimalpada temperatur 93 - 149°C. Sedangkan prosesadsorpsi HC sudah dapat berlangsung secaraoptimal pada suhu yang relatif lebih rendah ( <93°C).

Pada saat pengambilan sampel gas S02,temperatur knalpot uji sebagai tempat/reaktorterjadinya proses adsorpsi adalah 37°C sehinggamenyebabkan proses adsorbsi molekul gas S02

Prosiding PPI - PDIPTN 2007Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BAT AN


Kris TriBasuki ISSN 0216 - 3128 113-

DAFTAR PUSTAKA

TANYAJAWAB

dengan cara adsorpsidarah seseorang yangginjal, kenapa tidak

menjadi tidak optimal. Panas pada knalpot uji(reaktor adsorpsi) berasal daTi proses pembakaranbahan bakar pada ruang bakar mesin kendaraanyang merambat secara konduksi melalui knalpotasli kendaraan yang terbuat dari logam. Prosespembakaran bahan bakar juga menghasilkan gasbuang yang mempunyai temperatur yang relatiftinggi (diatas suhu kamar) yang diemisikan keluarmelalui knalpot. Panas yang dibawa oleh gas buangini akan berpindah secara radiasi (pancaran) kedinding knalpot asli dan knalpot uji dan akanmempengaruhi suhu pada proses adsorpsi secarakeseluruhan.

Pada setiap pengambilan sampel, mesinkendaraan uji bekerja (tanpa berhenti) hanyaselama 50 menit, hal ini yang menyebabkankondisi temperatur pada ruang bakar mesinkendaraan belum optimal dan temperatur gas buangyang dihasilkan dari proses pembakaran juga relatifrendah sehingga temperatur yang dirambatkan kereaktor uji juga rendah. Akibatnya, proses adsorpsigas SOz pada knalpot uji menjadi tidak optimalsehingga efisiensi penurunan konsentrasi gas SOzmenjadi rendah.

Proses adsorpsi yang terjadi pada knalpot ujimerupakan proses adsorpsi secara fisikoSedangkanadsorpsi gas SOz akan maksimal bila berlangsungsecara chemisorption. Proses adsorpsi yang terjadipada knalpot uji merupakan proses adsorpsikonvensional yang tanpa pemberian perlakuantambahan seperti tekanan, suhu maupun gayasentrifugal. Hal ini sangat mempengaruhipenjerapan gas SOzyang membutuhkan tambahansuplai suhu, tekanan maupun gaya sentrifugaluntuk optimalisasi proses adsorpsi. Sedangkanpada HC, tambahan perlakuan pada proses adsorpsirelatiftidak diperlukan karena pada proses adsorpsikonvensional kondisi optimal sudah dapat dicapai.

KESIMPULAN1. Media karbon aktif dapat digunakan untuk

menurunkan konsentrasi HC dan SOz, dimanapada efisiensi penurunan konsentrasi HC danSOz terbaik terjadi pada panjang media 15 emsebesar 86,32 % dan 76,76 %.

2. Media karbon aktif yang disisipi TiOzberpengaruh terhadap adsorpsi gas HC danSOz, dan lebih optimal dalam menurunkankonsentrasi gas HC dan SOz, dibandingkanmedia karbon aktiftanpa penyisipan TiOz.

3. Perbedaan konsentrasi TiOz pada mediaadsorpsi karbon aktiftidak berpengaruh besarterhadap penurunan konsentrasi HC dan SOz,karena perbedaan efisiensi penurunankonsentrasi diantara variasi tidak terlalu jauh.

4. Efisiensi penurunan konsentrasi gas HC danSOz terbaik yaitu pada konsentrasi TiOz 15 %sebesar 94,92 % dan 87,696%.

5. Secara ekonomis penurunan HC lebihekonomis karena bentuk strukturnya yangakan berikatan secara fisik dengan ikatan VanDer Waals.

UCAP AN TERIMA KASIHPenulis mengucapkan banyak terima kasih

kepada Zaenal dan Rahma dari UNDIP, Aldi danOatot dari UII Yogyakarta, Budi Setiawan daTiPTAPB-BATAN, Pieter dari Pemkot DIY, RetnodaTi STTL yang telah banyak membantu dalampenyelesaian tulisan ini.

I. Ahmad, Jasman. 1996. Pencemaran AlamSekitar, Siri Pencemaran Alam. Eddiplex Sdn.Bhd : Jakarta.

2. Ahmad, Jasman & IdTis, Razmah. S. 1996.Pencemaran Udara dan Bunyi, SiriUtamakan Alam Sekitar Anda. Mikamas:Jakarta.

3. Baksh, MS, Kikkides, E 0, dan Yang, RT.1992. Characterization By Physisorption Of aNew Class of Microsporous AdsorbensPillared Clays, Eng. Chem. Res,31.2181.2189.

4. Cheremisinoft. 1998. Carbon AdsorptionHand Book. Ann Arboor. Science : New

Jersey.

5. Fardiaz, Srikandi. 1992. Polusi Air danUdara. Kanisius : Yogyakarta.

6. Frazer, Lance. 2001. Titanium Dioxide .Environmental White Knight? EnvironmentalHealth Perspectives Volume 109.

7. Ibosuki, Takashi. 1996. Titanium DioxideCata/ist Break Down Pollutant. Chemical andEngineering News, Journal.

8. Kementrian Lingkungan Hidup. 1999.Peraturan Pemerintah No. 41 Tahun 1999

tentang Pencemaran Udara.

M. Setyadji

• TiOz berfungsi menambah rongga karbonaktif. Stateman tersebut adalah teori/ kaedah.

Apakah tidak mungkin adanya TiOz justrumenutup rongga ?

• Mengurangi emisibagaikan mencucuiterkena penyakit



1/4 ISSN 02]6 - 3]28 Kris Tri Basuki

dilakukan perbaikan sumbemya atau dengancara tingkatkan efisiensi pembakaran atauperbaikan kualitas bahan bakar dan mesinnya ?

Kris Tri Basuki

~ Dari penelitian terdahulu TiOz menyisip padalapisan adsorben .

~ Hal ini akan lebih sempuma tapi timbulpencemaran lain Pb.

Gatot Wurdiyanto

• Seberapa efektif TiOz yang disisipkan karbonaktif dapat bertahan, karena suatu saat akanmencapai tingkat kejenuhan

• Tujuan dari segi ekonomisnya

Kris Tri Basuki

~ Bisa bertahan sampai 2 bulan dengankendaraan berjalan 8 jam.

~ Satu knalpot memerlukan biaya Rp 1.300,00

Budi Setiawan

• Cara/ prosedur penyisipan TiOz pada karbonaktif, apakah penyisipan ini tidak perlu energidari luar, misalnya: panas, karena disinisepertinya membentuk struktur baru.

• Karena % TiOz dinaikkan bagaimanaefisiensinya, mengapa tidak dilakukan.

Kris Tri Basuki

~ Diperlukan pada 100°C.~ Maksimum yang bisa masuk 20% tetapi jadi

mahal.



'6 - inis.iaea.org

Documents