1
Uji Turunan Minyak Bumi dengan Gugusan Sensor GasSoetarno,
Suprapto, R.Y. Perry BurhanDepartment of Chemistry, Faculty of
Mathematics and Sciences
Kampus ITS, Keputih, Surabaya 60111 Coresponding Author, telp
+6231 5943353, faks +6231 5928314, e-mail :
[email protected]
Abstrak Telah dilakukan penelitian untuk menguji senyawa turunan
minyak bumi: premix, bensin, minyak tanah dan solar dengan gugusan
sensor gas. Sensor gas yang digunakan dalam penelitian ini adalah
sensor gas berbahan oksida timah yang diproduksi Figaro Inc:
TGS2620, TGS-2602 dan Af-30. Keuntungan dari penggunaan gugusan
sensor gas untuk pengujian adalah dapat digunakan analisis secara
langsung tanpa preparasi sampel. Tujuan dari penelitian ini adalah
untuk mendeteksi senyawa turunan minyak bumi dengan menggunakan
gugusan sensor gas. Hasil analsis menunjukkan bahwa gugusan gas
sensor yang digunakan dapat digunakan untuk membedakan bensin,
minyak tanah, biosolar dan premix. Analisis bahan campuran dari
masing-masing bahan juga dilakukan. Index Terms: sensor gas, bensin
,solar, minyak tanah, premix
menjadi satu kesatuan sistem aplikasi penciuman elektronik
(enose). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendeteksi senyawa
turunan minyak bumi dengan menggunakan gugusan sensor gas. II.
DASAR TEORI Aplikasi gugusan sensor gas ini dibangun dengan
menggunakan 4 jenis sensor gas di mana masing-masing sensor dapat
digunakan untuk mendeteksi lebih dari satu jenis gas. Sensor
pertama TGS-2201memiliki dua Elemen yang digunakan untuk mengukur
kadar gas yang dideteksi dan sensor kedua, ketiga dan keempat,
TGS-2620, TGS-2602 dan Af-30 memiliki sebuah elemen. Setiap elemen
dari sensor dapat digunakan untuk mengukur beberapa macam gas
sekaligus tergantung dari nilai resistansi masing-masing[4].
Sebagai contoh pada TGS-2201, elemen pertama dapat digunakan untuk
mengukur kadar NO 2 dan elemen kedua untuk CO, H 2 dan EtOH. Saat
perbandingan nilai Rs/Ro = 0,2 pada elemen kedua, maka sensor
tersebut dinyatakan mendeteksi EtOH 2 ppm, H 2 6 ppm dan CO 30ppm.
Rs/Ro adalah perbandingan antara resistansi elemen dan resistansi
fix pada rangkaian pengkondisi signal yang terhubung pada
masing-masing sensor. Rangkaian pengkondisi tersebut mengubah nilai
resistansi elemen menjadi tegangan analog. Agar nilai tegangan ini
dapat diperoleh, maka digunakan Modul DQI-04 (Delta Data Aquisition
04) yang memiliki resolusi 16 bit. Modul ini mengubah tegangan
analog menjadi data serial sehingga dapat dihubungkan langsung ke
PC. Untuk mendeteksi sensor-sensor tersebut dibutuhkan 5 unit
DQI-04 di mana masing-masing modul dapat dialamati sehingga
kelimanya dapat terhubung pada satu jalur serial. Data-data
tegangan diubah menjadi data serial dan dikirim ke PC. Mengingat PC
dan notebook saat ini kebanyakan sudah tidak memiliki port serial
lagi maka ditambahkan Modul DU-232 yang berfungsi mengubah data
serial menjadi USB. Software di PC akan mengambil datadata tegangan
analog tersebut dan diubah menjadi data grafik. Masing-masing gas
akan membentuk grafik di mana titik minimum dan titik maksimum
grafik dibentuk pada saat proses kalibrasi. Pada saat proses
kalibrasi, Nilai minimum dari grafik (Low Value) dapat diisikan
secara manual dan disimpan berdasarkan kondisi tegangan ADC saat
itu (Low Hex) demikian juga nilai maksimum dari grafik (High Value)
yang disimpan berdasarkan kondisi tegangan ADC saat itu (High Hex).
Dari persamaan yang dibentuk dari nilai-nilai tersebut, maka akan
diperoleh grafik yang akan ditampilkan
I. PENDAHULUAN erkembangnya industri dan kebutuhan energi yang
makin meningkat mendorong meningkatnya permintaan terhadap produksi
minyak bumi untuk berbagai keperluan. Hal ini menyebabkan masalah
pencemaran lingkungan dari proses pengolahan minyak bumi dan
tumpahan minyak selama transportasi dan penyimpanan berlangsung.
Tumpahan minyak menyebabkan gangguan ekosistem dan seringkali
berefek pada lingkungan. Cara konvensional untuk analisis
kwalitatif dan kwantitatif dari komposisi kimia senyawa biasanya
memerlukan waktu yang lama. Dibutuhkan metode dan teknologi baru
untuk identifikasi sumber tumpahan minyak atau limbah minyak dalam
rangka meminimalkan pencemaran tanah dan air [1,2]. Metode yang
digunakan dalam penelitian ini adalah menggunakan gugusan sensor
gas untuk menguji senyawa turunan minyak bumi: bensin, minyak
tanah, solar dan premix. Gugusan sensor gas tersusun dari sensor
gas yang masingmasing permukaannya dilapisi timah oksida (SnO 2 )
[3]. Gugusan sensor gas dihubungkan dengan rangkaian pengkondisi
yang dilengkapi dengan modul dan PC hingga
B
2 pada PC. Selain ditampilkan dalam grafik, data-data tersebut
juga tersimpan dalam database yang dapat dibuka oleh Microsoft
Access Database. Pencium utama pada rangkaian pendeteksi gas ini
adalah gugusan sensor gas. Masing-masing sensor gas dalam gugusan
sensor ini secara umum mempunyai tahanan sensor yang nilainya
bergantung pada keberadaan oksigen. Permukaan sensor dilapisi
dengan timah dioxide (SnO 2 ) yang tahan terhadap panas. Jika
molekul gas menyentuh permukaan sensor maka satuan resistansinya
akan mengecil sesuai dengan konsentrasi gas. Sebaliknya, jika
konsentrasi gas menurun akan diikuti dengan semakin tingginya
resistansi, maka tegangan keluarannya akan menurun. Dengan demikian
perubahan konsentrasi gas dapat mengubah nilai resistansi sensor
dan juga akan mempengaruhi tegangan keluarannya, perbedaan inilah
yang dijadikan acuan bagi pendeteksi gas berbahaya dari turunan
minyak bumi tersebut. III. METODE 3.1 Alat-Alat Wadah atau kabin
sensor, tabung gas, alat ijeksi gas, sensor tipe TGS-2201,
TGS-2620, TGS-2602 dan Af-30 . Modul DQI-04, Modul DU-232, PC. 3.2
Bahan-Bahan Bahan yang digunakan adalah premix, premium, minyak
tanah dan solar merupakan produk pertamina.. 3.3 Prosedur
Penelitian ini diawali dengan menyiapkan rangkaian gugusan sensor
yang terhubung dengan rangkaian pengkondisi yang dilengkapi dengan
modul dan PC hingga menjadi satu kesatuan sistem aplikasi enose.
Menyiapkan tabung gas dan kabin sensor yang berisi gugusan sensor
gas. Kabin sensor ini juga berfungsi sebagai penutup tabung.
Langkah berikutnya adalah menginjeksikan 0,5ml premix kedalam
tabung gas, melalui lubang di dinding tabung. Umpan gas/uap dan bau
dari premix kemudian ditangkap oleh gugusan sensor (enose) diamati
dalam kurun waktu 1 menit. Data-data tegangan analog yang
dihasilkan diubah menjadi data grafik di tampilkan di PC juga
tersimpan dalam database yang dapat dibuka oleh Microsoft Access
Database. Jeda waktu 4 menit untuk membersihkan tabung gas dan
mengembalikan sensor sesuai kondisi gas dalam ruang laboratorium
(ambien), dilanjutkan dengan sampel bensin, minyak tanah dan solar.
Pengulangan dilakukan 3 kali. Cara yang sama dilakukan untuk
variasi campuran 0,25 ml premix dan 0,25 ml bensin. Kemudian
berturut turut dengan jumlah yang sama premix-minyak tanah,
premix-solar, bensin-minyak tanah, bensin-solar dan minyak
tanah-solar IV. HASIL PENELITIAN Sistem gugusan sensor gas yang
dirancang tidak digunakan langsung untuk identifikasi tumpahan
minyak atau limbah produk minyak. Gugusan gas sensor diujikan untuk
mengenali senyawa turunan minyak bumi produksi Pertamina yaitu
premix, bensin, minyak tanah, solar serta variasiPremix6 Perubahan
tegangan 4 2 0 -2 0 100 Waktu 200 300 sensor1 sensor2 sensor3
sensor4 sensor5
campuran sampel tersebut Mula-mula premix sebanyak 0,5 ml dan
diijeksikan kedalam tabung gugusan gas sensor dalam satu menit.
Dilakukan pengulangan 3 kali dengan jeda waktu 4 menit untuk
membersihkan tabung gas dan mengembalikan sensor gas pada keadaan
ambien. Hasil identifikasi divisualkan dalam bentuk grafik gambar
1-10, yang menunjukkan adanya perubahan tegangan pada sensor gas
saat sensor mendeteksi gas atau uap premix yang diumpankan padanya.
Sedangkan puncak perubahan tegangan ditunjukkan dengan plot radar
yang menghasilkan pola tertentu. Semakin luas daerah dibawah
diagram plot radarnya, maka dapat dikatakan kerja sensor semakin
sensitif, gambar 11-20. Plot radar menunjukkan bahwa luas daerah
diagram untuk premix dan bensin lebih luas dibanding minyak tanah
dan solar, dapat disimpulkan bahwa gugusan sensor gas dapat
mendeteksi adanya turunan minyak bumi yaitu premix, bensin, minyak
tanah dan solar serta variasi campuran premix-bensin, premixminyak
tanah, premix-solar, bensin-minyak tanah, bensinsolar dan minyak
tanah-solar.
Gambar 1. Perubahan tegangan terhadap waktu, 0,5 ml
PremixBensin6 Perubahan tegangan 4 2 0 -2 0 100 Waktu 200 300
sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5
Gambar 2. Perubahan tegangan terhadap waktu, 0,5 ml BensinMinyak
tanah4 Perubahan tegangan sensor1 2 0 -2 0 100 Waktu 200 300
sensor2 sensor3 sensor4 sensor5
Gambar 3. Perubahan tegangan terhadap waktu, 0,5 ml Minyak
tanahSolar3 2 1 0 -1 0 -2 Perubahan tegangan sensor1 sensor2
sensor3 100 Waktu 200 300 sensor4 sensor5
Gambar 4. Perubahan tegangan terhadap waktu, 0,5 ml Solar
3premix-bensin6 perubahan tegangan 4 2 0 -2 0 100 waktu 200 300
sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5
Prem ix
sensor1 6 4 2 sensor5 sensor2 0 -2 sensor4 sensor3
Gambar 5. Perubahan tegangan terhadap waktu, 0,25 ml Premix-0,25
ml BensinPremix - minyak tanah6 p e ru b a h an te g an g an 4 2 0
-2 0 50 100 waktu 150 200 250 sensor1 sensor2 sensor3 sensor4
sensor5
Gambar 11. Puncak Perubahan tegangan terhadap waktu, 0,5 ml
PremixBensin
Gambar 6. Perubahan tegangan terhadap waktu, 0,25 ml Premix-0,25
ml Minyak tanahPremix - solar6 p eru b ah an teg an g an 4 2 0 -2 0
50 100 waktu 150 200 250 sensor1 sensor2 sensor3 sensor4
sensor5
sensor1 6 4 2 sensor5 sensor2 0 -2 sensor4 sensor3
Gambar 12. Puncak Perubahan tegangan terhadap waktu, 0,5 ml
Bensinminyak tanah sensor1 6 4 sensor5 2 sensor2 0 -2 sensor4
sensor3
Gambar 7. Perubahan tegangan terhadap waktu, 0,25 ml Premix-0,25
ml SolarBensin - minyak tanah6 perubahan teg ang an 4 2 0 -2 0 50
100 waktu 150 200 250 sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5
Gambar 8. Perubahan tegangan terhadap waktu, 0,25 ml Bensin-0,25
ml Minyak tanahBensin - solar6 perubahan tegangan 4 2 0 -2 0 50 100
waktu 150 200 250 sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5
Gambar 13. Puncak Perubahan tegangan terhadap waktu, 0,5 ml
Minyak tanahsolarsensor1 6 4 2 sensor5 0 sensor2 -2 sensor4
sensor3
Gambar 9. Perubahan tegangan terhadap waktu, 0,25 ml Bensin-0,25
ml SolarMinyak tanah-solar4 perubahan tegangan 2 0 -2 0 50 100
waktu 150 200 250 sensor1 sensor2 sensor3 sensor4 sensor5
Gambar 14. Puncak Perubahan tegangan terhadap waktu, 0,5 ml
Solar
Gambar 10. Perubahan tegangan terhadap waktu, 0,25 ml Minyak
tanah-0,25 ml Solar
4Prem ix-BensinBens in-Solar
sensor5
sensor1 6 4 2 0 -2
sensor2
sensor1 6 4 2 sensor5 sensor2 0 -2 sensor4 sensor3
sensor4
sensor3
Gambar 15. Puncak Perubahan tegangan terhadap waktu, 0,25 ml
Premix-0,25 ml BensinPrem ix-Minyak tanah
Gambar 19. Puncak Perubahan tegangan terhadap waktu, 0,25 ml
Bensin-0,25 ml SolarMinyak tanah - solarsensor1 6 4 2 0 -2
sensor5
sensor2
sensor1 6 4 2 sensor5 sensor2 0 -2 sensor4 sensor3
sensor4
sensor3
Gambar 20. Puncak Perubahan tegangan terhadap waktu, 0,25 ml
Minyak tanah -0,25 ml Solar V. KESIMPULAN Aplikasi sistem gugusan
sensor gas yang dirancang, dapat digunakan untuk mendeteksi bensin,
minyak tanah, solar dan premix. Manfaat yang sederhana, cepat, dan
analisis biaya murah serta efektif membuat cara ini dapat
diaplikasikan dalam identifikasi produk olahan dan tumpahan minyak
bumi Perlu dilakukan penelitian lanjutan yang terkait dengan
aplikasi sistem terhadap kenyataan dilapangan yang terkait adanya
tumpahan dan limbah minyak minyak bumi. VI. DAFTAR PUSTAKA [1].
Shin-Hwa Tzing, Jia-Yaw Chang, Anil Ghule, Jia-Jiu Chang, Bertrand
Lo and Yong-Chien Ling, A Simple and Rapid Method for Identifying
the Source of Spilled Oil Using an Electronic Nose: Conrmation by
Gas Chromatography with Mass Spectrometry. Rapid Commun. Mass
Spectrom, vol. 17, hal. 18731880,2003. [2]. Micone P.G., Guy C.,
Odour quantication by a sensor array: An application to landll gas
odours from two different municipal waste treatment works. Sensors
and Actuators B 120 (2007) 628637, 2007 [3]. Mishra V.N., Agarwal
R.P., Sensitivity, response and recovery time of SnO2 based
thick-film sensor array for H2, CO, CH4 and LPG, Microelectronics
Journal, Vol. 29, hal. 861-874, 1998. [4]. Zhe Zhang, Jin Tong,
Dong-hui Chen, Yu-bin Lan, Electronic Nose with an Air Sensor
Matrix for Detecting Beef Freshness, Journal of Bionic Engineering,
Vol. 5 , hal. 6773, 2008.
Gambar 16. Puncak Perubahan tegangan terhadap waktu, 0,25 ml
Premix-0,25 ml Minyak tanahPrem ix-Solar
sensor1 6 4 2 sensor5 sensor2 0 -2 sensor4 sensor3
Gambar 17. Puncak Perubahan tegangan terhadap waktu, 0,25 ml
Premix-0,25 ml SolarBensin-Minyak tanah
sensor1 6 4 2 sensor5 sensor2 0 -2 sensor4 sensor3
Gambar 18. Puncak Perubahan tegangan terhadap waktu, 0,25 ml
Bensin-0,25 ml Minyak tanah