BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 SISTEM BAHAN BAKAR GAS ALAM DAN SISTEM BAHAN BAKAR KONVENSIONAL( PREMIUM/BENSIN) Sistem bahan bakar tipe GAS ALAM merupakan langkah inovasi yang sedang dikembangkan untuk diterapkan pada kendaraan. Tipe Bahan Bakar ini sebenarnya sudah diterapkan pada sepeda motor dalam jumlah terbatas di tahun 1989-an , dimulai dari sistem sederhana mekanis ber Bahan Bakar Gas Alam kemudian berkembang menjadi konvensional yang lebih modern. Komponen utama gas bumi adalah molekul hidrokarbon metana/heksana (C1-C6) dengan kotoran non-hidrokarbon, yaitu antara lain air, H2S, CO2 dan merkaptana. Gas bumi sebagai bahan bakar kendaraan di namakan bahan bakar gas (BBG), atau compressed natural gas (CNG) adalah gas bumi berkadar dua komponen utama, yaitu metana(CH4) dan etana (C2H6) yang telah mangalami pemurnian dan dikompressi sampai tekanan sekitar 200 bar. Penggunaan sistem bahan bakar Gas Alam pada kendaraan bermotor komersil di Indonesia sudah mulai dikembangkan. Dan pada saat ini contoh teknologi konversi bahan bakar gas sederhana adalah bajaj dengan sistim 4langkah yang sudah popular di

7

http://digilib.mercubuana.ac.id/

8

ibukota (Jakarta). Istilah sistem BBG (Bahan Bakar Gas) atau sistem CNG (Compressed Natural Gas) sebagai bahan bakar alternatif menjadi semakin penting. Oleh karena itu maka timbulah ide mengkonversi Mesin kendaraan yang semula berbahan bakar minyak menjadi berbahan bakar gas, bahan bakar yang telah terprogram secara umum. Konfensional ke sistem BBG dimaksudkan agar dapat unjuk kerja dan tenaga mesin (power) yang lebih baik, akselarasi yang lebih baik pada setiap putaran mesin. Pemakaian bahan bakar yang ekonomis (irit) dan menghasilkan kandungan racun (emisi gas buang) yang lebih sedikit sehingga lebih ramah terhadap lingkungan di sekitar dan efisiensi penggunaan SDA (sumber daya alam) . Selain itu keunggulan dari mesin berbahan bakar Gas lebih mudah ,konstruksi injektor tepat pada intake manifold sehingga pencampuran bahan bakar lebih homogen,.tidak memerlukan cok (choke) ,saat lama tidak digunakan serta tidak pengaruh pada temperatur di lingkungannya.

Gambar 2.1 : Sistem kerja Bahan Bakar Gas (www.google.com/picture+sistem+kerja+bahan+bakar+gas)


9

Secara umum,CNG (Compressed natural gas) merupakan baik gas hasil produksi dari associatet gas maupun pun produk kilang minyak bumi yang terdiri atas tiga jenis berikut yaitu ; 1.

Gas Propana , Propana adalah senyawa alkana tiga karbon (C3H8) yang berwujud gas dalam

keadaan normal, tapi dapat dikompresi menjadi cairan yang mudah dipindahkan dalam kontainer yang tidak mahal. Senyawa ini diturunkan dari produk petroleum lain pada pemrosesan minyak bumi atau gas alam. Propana umumnya digunakan sebagai bahan bakar untuk mesin. Rapat jenis energi propana adalah 46,44 megajoule per kilogram[3] (91,690 BTU per galon AS, 2220 kJ/mol, 50.35 kJ/g). Massa jenis dari propana cair pada suhu 25 °C (77 °F) adalah 0.493 g/cm3, sama dengan 4.11 pound per galon A.S. atau 493 gram per liter. Propana memuai sebesar 1.5% per 10 °F. Maka, propana mempunyai massa jenis sekitar 4.2 pound per gallon pada suhu 60 °F. 2.

Gas Butana . Butana, juga disebut n-butana, adalah alkana rantai lurus dengan empat atom

karbon CH3CH2CH2CH3. Butana juga digunakan sebagai istilah kolektif untuk n-butana dan satu-satunya isomernya, isobutana (disebut juga metilpropana), CH(CH3)3. Butana sangat mudah terbakar, tidak berwarna, dan merupakan gas yang mudah dicairkan. Nama butana diturunkan dari nama asam butirat.


10

Reaksi ,Ketika oksigen tersedia dalam jumlah yang melimpah, maka butana akan terbakar dan membentuk karbon dioksida dan uap air. Sedangkan, apabila oksigen jumlahnya terbatas, maka akan terbentuk karbon monoksida. 2 C4H10 + 13 O2 → 8 CO2 + 10 H2On- Butana juga dipakai sebagai bahan baku dalam proses katalis DuPont untuk membentuk maleat anhidrat: 2 CH3CH2CH2CH3 + 7 O2 → 2 C2H2(CO)2O + 8 H2O Isomer :

normal butana isobutana Nama angkutan umum butana tak bercabang i-butana n-butana Nama X-PAC

Butana

metil propana

Gambar molekul

Diagram kerangka

Gambar 2.2 : Isomer Gas Butana (www.Google.com/isomer+gas+butana)

3.

Campuran Gas Propana dan Butana. Gas alam terkompresi (Compressed natural gas, CNG) adalah alternatif bahan bakar

selain bensin atau solar. Di Indonesia, kita mengenal CNG sebagai bahan bakar gas


11

(BBG). Bahan bakar ini dianggap lebih 'bersih' bila dibandingkan dengan dua bahan bakar minyak karena emisi gas buangnya yang ramah lingkungan. CNG dibuat dengan melakukan kompresi metana (CH4) yang diekstrak dari gas alam. CNG disimpan dan didistribusikan dalam bejana tekan, biasanya berbentuk silinder. Jumlah kandungan Gas yang terdapat pada kendaraan bisa berbeda pada setiap jenis kendaraan bermotor. Semakin besar langkah kerja semakin besar pula molekul gas yang diperlukan untuk mengkonversi tenaga yang dihasilkan untuk berjalannya sebuah mesin, komponen sistem mesin modern juga yang digunakan sehingga lebih optimal kerja pada mesin. Dengan demikian maka pengaturan koreksi kerja mesin akan semakin sempurna. 2.1.1

PRINSIP KERJA BAHAN BAKAR GAS ALAM Istilah sistem bahan bakar berteknologi CNG (Compressed Natural Gas) atau

BBG (Bahan Bakar Gas) dapat digambarkan sebagai suatu sistem yang menyalurkan bahan bakarnya dengan menggunakan pompa pada tekanan tertentu untuk mencampurnya dengan udara yang masuk kedalam ruang bakar. Pada sistem teknologi CNG (Compressed Natural Gas) berbahan bakar Gas Alam, pada umumnya proses penginjeksian dilakukan pada ujung intake/manifold masuk sebelum inlet valve (katup/klep masuk) pada saat inlet valve tebuka yaitu pada lankah hisap udara yang masuk keruang bakar sudah tercampur dengan bahan bakar. Secara ideal sistem teknologi CNG (Compressed Natural Gas) harus dapat mensuplai bahan bakar yang disemprotkan agar dapat becampur dengan udara, dalam perbandingan yang tepat sesuai kondisi putaran dan beban mesin, kondisi suhu keja


12

mesin dan suhu atmosfir saat itu. Sistem harus dapat mensuplai jumlah bahan bakar yang homogen, agar perubahan kondisi kerja mesin tersebut dapat di capai dengan unjuk kerja mesin yang optimal.

Gambar 2.2 : Prinsip Kerja CNG/Compressed Natural Gas (www.Google.com/picture+prinsip+kerja+CNG)

2.2 KONTRUKSI DASAR Motor bensin 4 langkah adalah motor yang setiap empat langkah torak/piston (dua putaran engkol) sempurna menghasilkan satu tenaga kerja (satu langkah kerja). 1. Langkah pemasukan, yang dimulai dengan piston pada titik mati atas (TMA) dan berakhir ketika piston mencapai titik mati bawah (TMB). Untuk menaikkan massa yang terhisap, katup masuk terbuka saat langkah ini dan menutup setelah langkah ini berakhir. 2. Langkah kompresi, ketika kedua katup tertutup dan campuran di dalam silinder terkompresi ke bagian kecil dari volume awalnya.


13

3. Langkah kerja, atau langkah ekspansi dimulai saat piston pada TMA dan berakhir dan berakhir sekitar 45° sebelum TMB. Gas bertekanan tinggi menekan piston turun dan memaksa engkol berputar. Ketika piston mencapai 45° sebelum TMB, katup buang terbuka untuk memulai proses pembuangan dan menurunkan tekanan silinder hingga mendekati tekanan pembuangan. 4. Langkah pembuangan, dimulai ketika piston mencapai TMB. Ketika katup buang membuka, piston menyapu keluar sisa gas pembakaran hingga piston mencapai TMA, katup masuk membuka, katup buang tertutup, dan siklus dimulai lagi.

Gambar 2.3 : Prinsip Kerja Motor 4 Langkah (Male V, V.L. 1945)

Suatu siklus dinyatakan lengkap apabila keempat langkah itu terlaksana, yaitu langkah isap, langkah kompresi, langkah kerja dan langkah buang. Di dalam satu siklus


14

itu torak bergerak sepanjang TMA – TMB – TMA – TMB – TMA. Motor bakar torak yang bekerja dengan siklus lengkap seperti ini termasuk golongan motor 4-langkah.

Gambar 2.4 : Siklus Motor Bakar 4 Langkah (www.Google.com/picture+siklus+bahan+bakar+4langkah)

2.2.1

Siklus Dari Motor Bakar

a. Langkah Masuk atau hisap Di kala langkah hisap tekanan dalam silender hampir tetap dan kira-kira 0,1 bar lebih rendah dari pada tekanan atmosfer. Oleh karena perbedaan tekanan terlampau kecil untuk dapat di nyatakan dalam diagram, tekanan atmosfer di umpamakan juga tekanan hisap. Garis 1-2 di sebut juga garis hisap , ini merupakan perhisapan udara pembakaran. b. Langkah Kompresi


15

Pada langkah kompresi tekanan gas naik hingga tercapai tekanan akhir kompresi, kompresi di umpamakan dengan Garis Kompresi 2 – 6. Jarak vertical 1 – 6 menunjukan tekanan akhir kompresi. c. Pembakaran Pada akhir langkah kompresi pembakaran di langsungkan,tekanan gas meningkat pada isi silinder tetap dari tekanan akhir kompresi sesuai titik 6 hingga tekanan pembakaran sesuai 7. Tekanan pembakaran diumpamakan dengan jarak vertical 1 – 7. d. Langkah Kerja atau Langkah Ekspansi Ekspansi gas di umpamakan dengan garis 7-11 . pada titik 11 katup pembuangan terbuka dan gas bekas berekspansi pada isis silinder tetap hingga tekanan atmosfer. Penurunan ini di umpamakan dengan garis vertical 11 – 2. e. Langkah Pembuangan Akhirnya gas bekas didorong keluar dari dalam silinder oleh tekanan pada waktu langkah pembuangan. Tekanan selama pembuangan adalah 0,1 bar pembuangan 2 – 1 yang berhimpitan dengan garis atmosfer. 2.3 Daya Daya yang dihasilkan pada motor bakar besarnya selalu tidak konstan, Besarnya daya yang dihasilkan salah satunya tergantung pada tinggi rendahnya putaran mesin. Sehingga tinggi putaran mesin maka daya yang dihasilkan akan bertambah besar, namun putaran tertentu (putaran maksimum) daya akan mencapai maksimum, dan


16

setelah itu besarnya daya yang dihasilkan akakn menurun. Adapun daya mekanis yang dihasilkan motor adalah : [ Petrovsky, N ] 

Tenaga indikasi (Indicated Horse Power) .......................................... (2.1)

Keterangan : Ni

= Daya Indikasi ( indicated horse power )

Pi

= Tekanan Indikasi

Vd

= Volume langkah

n

= Putaran poros engkol pada rpm

i

= Jumlah silinder

Z

= Perbandingan langkah siklus , untuk 2 tak adalah 1 dan untuk 4 tak adalah 2 

Tenaga pada Mechanical Losses (Rugi-rugi mekanik) ......................................... (2.2)

Keterangan : Nm

= Tenaga yang hilang pada horse power

Pm

= rugi tekanan berat berkendara 

Tenaga Efektif (Brake Horse Power) ............................................ (2.3)


17

Keterangan : Nb

= Daya efektif (brake horse power)

Pb

= Tekanan efektif 

Efisiensi Mekanik

......................................... (2.4) Sehingga ........ .............................................. (2.5) 2.3.1

Perbandingan Udara – Bahan Bakar Perbandngan antara massa udara untuk pembakaran dengan massa bahan bakar

yang disebut perbandingan udara – bahan bakar atau air fuel ratio (AFR). Secara teoritis AFR berperan penting dalam kesempurnaan pembakaran yang tergantung dari komposisi bahan bakar. Secara praktis, proses pembakaran tergantung sepenuhnya bagaimana udara dan bahan bakar dcampur, sehingga partikel-partikel dapat di kombinasi penuh. Besarnya AFR adalah :

Keterangan :


18

= massa udara yang dibutuhkan untuk pembakaran mf = massa bahan bakar yang dipergunakan untuk proses pembakaran perbandingan yang biasa dipakai untuk mesin konvensional yang menggunakan bahan bakar bensin adalah 12 ≤ A/F ≤ 18 (0,056 ≤ F/A ≤ 0,083)(5). α = koefisien kelebihan udara x = jumlah mol pada sisa oksigen = n= nilai rpm Untuk percampuran bahan bakar dan udara dimana ɑ<1 ,maka akan terjadi kekurangan O2 untuk proses pembakaran. Sehingga membuat reaksi pembakaran berlangsung tidak sempurna. Akibat kekurangan ini akan terbentuk gas CO serta terdapat sisa gas H2 dan hidrocarbon HC yang belum sempat terbakar. Reaksi ini dinyatakan dengan persamaan reaksi sebagai berikut :

Jumlah mol dan masing-masing gas buang tersebut dapat di ketahui pengukuran dan analisa gas buang. 2.3.2 Konsumsi Bahan Bakar pemakaian bahan bakar di definisikan sebagai jumlah penggunaan bahan bakar persatuan waktu dalam kg/jam. Pemakaian bahan bakar dapat di hitung dengan rumus


19

pemakaian banyaknya bahan bakar yang digunakan untuk menghasiklkan satuan daya pada kendaraan : ....................................... ( Modul Praktikum Prestasi Mesin )

Dmana : Mf

= Pemakaian Bahan Bakar

Vb

= Volume Pemakain Bahan Bakar

Pb

= Massa Jenis Bahan Bakar

tb

= Waktu Pemakaian Bahan Bakar

2.3.3 Pemakaian Bahan Bakar Spesifik Pemakaian bahan bakar spesifik didefinisikan sebagai banyaknya bahan bakar yang terpakai per jamuntuk menghsilkan setiap kW daya mesin,dapat di gnakan dengan persamaan sebagai berikut: ...........................................( Rumus Penggerak Mula Motor BakarTorak )

Dimana : Sfc

= Pemakaian Bahan Bakar spesifik

Mf

= laju aliran Bahan Bakar

Ne

= Daya Poros


20

2.3.4 Daya Poros Efektif Daya poros didapat dari pengukuran momen pada beban dynamometer dan putaran permenit pada poros engkol. Daya poros dapat dihitung dengan menggunakan rumus : ............................................ ( Rumus Daya Poros Efektif ) Dmana : Mf

= Pemakaian Bahan Bakar (kg/jam)

Mt

= Momen Torsi

Ne

= Daya Poros Efektik

n

= Putaran Mesin (rpm)

2.4 EMISI GAS BUANG Emisi gas buang dapat di definisikan sebagai gas sisa yang dibuang oleh kendaraan bermotor. Gas sisa yang di keluarkan oleh kendaraan bermotor tidak hanya melalui sistem pembuangannya akan tetapi sebenarnya ada sumber lain yaitu evaporasi sistem bahan bakar dan emisi dari dalam tangki, bahan bakar sendiri terdiri dari beberapa senyawa hidrokarbon yang terjadi pembakaran sempurna dengan oksigen yang akan menghasilkan karbondioksida (CO2) dan air (H2O) yang tidak berbahaya bagi kesehatan lingkungan. Tetapi pada kondisi yang sebenarnya ,pembakaran sempurna pada mesin sangat sulit di dapatkan, sehingga dihasilkan gas-gas pembakaran yang berbahaya dan beracun


21

seperti CO, Nox, HC, dan sebagainya. Udara yang dibutuhkan untuk pembakaran dalam ruang bakar diambil dari udara bebas, dimana udara bebas pun mengandung 78% nitrogen,sehingga pada gas buang mengandung polutan Nox. Sebenarnya pada temperatur rendah, tetapi pada temperatur lebih dari 1800 oC nitrogen akan beraksi dengan oksigen pada saat pembakaran sehingga menghasilkan polutan Nox. Data yang ada pada kendaraan penumpang kadar emisi gas CO lebih dari 7% dengan campuran udara – bahan bakar kaya dan hanya 1,25% untuk campuran stoikiometri. Konsentrasi CO akan jadi lebih rendah pada saat kendaraan berakselerasi dan pada saat kendaraan berjalan R dan bervariasi seiring dengan perubahan AFR. Emisi zat pencemar udara yang berasal dari kendaraan bermotor bersumber dari: 1. Blow by gas merupakan gas yang lolos kedalam ruang engkol melalui celah antara ring piston dan silinder ketika terjadi langkah kompresi. 

Berupa gas Hidrocarbon (HC).



Bila dibiarkan didalam engkol bisa merusak kualitas oli / pelumas pada mesin.



Dimasukkan lagi kedalam ruang bakar melalui PCV valve.

2. Evaporated fuel merupakan penguapan bensin dari dalam tangki maupun ruang pelampung dalam karburator 

Berupa gas Hidrocarbon (HC).



Bisa dimasukkan kedalam saluran intake untuk dibakar didalam mesin melalui EVAP system.


22

3. Emisi gas buang merupakan gas hasil pembakaran di dalam mesin dan dikeluarkan melalui saluran pembuangan (knalpot). 

Gas buang: CO2, H2O, O2, HC, CO, NOx, PЪ , SOx dll.



Emisi: HC (Hidrcarbon), CO (Carbonmonoxide), NOx (NitrogeOxide), CO2 (Carbondioksida)

Zat pencemar udara utama yang terkandung dalam gas buangan kendaraan bermotor pada umumnya terdiri dari : 

Karbon Monoksida (CO). MO + C → M + CO



Karbon Dioksida (CO2). O2 + 2 C → 2 CO



Hidrokarbon (HC). CnH2n+2



Nitrogen Oksida (NOx). NO + NO2



Partikulat (Pb)

Sedang zat pencemar udara lainnya, seperti sulfur oksida (SOx) dan senyawa timah hitam (PЪ) biasanya berasal dari bahan bakar yang digunakan oleh kendaraan bermotor tersebut. Untuk menghasilkan tenaga pada kendaraan bermotor maka memerlukan reaksi kimia pembakaran senyawa hidrokarbon. Hidrokarbon yang biasa digunakan adalah oktana. Proses reaksi pembakaran pada motor bakar terjadi pada saat reaksi kimia terjadinya siklus percampuran bahan bakar antara udara yang menghasilkan energi kalor. Oksigen ini di peroleh dari campuran bahan bakardengan udara yang termasuk ke dalam mesin


23

Adapun reaksi pembakaran bahan bakar hidrokarbon secara umum adalah :

Persamaan reaksi kimia di atas menunjukan reaksi pembakaran yang sempurna dari 1 mol bahan bakar. Selama proses pembakaran, senyawa hidrogen dan karbon yang masing-masing bereaksi dengan oksigen membentuk CO2 dan H2O. Tabel : Komposisi Udara

Nama

Simbol

Mol Beat

Analisa Persen, %

Relatif Terhadap O2

Volume

Berat

Volume

Berat

Mol Berat per mol udara

23,2

1

1

6,717

Oksigen

O2

32,0

20,99

Nitrogen

N2

20,02

78,03

Argon

A

40,0

0,94

Karbon

CO2

44,0

0,03

Dioksida

0,01

Gas lain

100,00

21,848 76,8

3,76

3,31

0,376

100,00

4,76

4,311

28,95

Pada saat proses pembakaran dimana terdapat kelebihan udara α > 1 ,gas hasil pembakaran akan mengandung O2, maka reaksi pembakaran di atas akan berubah menjadi :

Dimana : α = koefisien kelebihan udara


24

x = jumlah mol pada sisa oksigen = 0,5 [2 ɑ(n=m/4)-(2n+m/2)] Untuk percampuran bahan bakar dan udara dimana ɑ<1 ,maka akan terjadi kekurangan O2 untuk proses pembakaran. Sehingga membuat reaksi pembakaran berlangsung tidak sempurna. Akibat kekurangan ini akan terbentuk gas CO serta terdapat sisa gas H2 dan hidrocarbon HC yang belum sempat terbakar. Reaksi ini dinyatakan dengan persamaan reaksi sebagai berikut :

Jumlah mol dan masing-masing gas buang tersebut dapat di ketahui pengukuran dan analisa gas buang. 2.4.1 PRINSIP KERJA BAHAN BAKAR GAS ALAM Istilah sistem bahan bakar berteknologi CNG (Compressed Natural Gas) atau BBG (Bahan Bakar Gas) dapat digambarkan sebagai suatu sistem yang menyalurkan bahan bakarnya dengan menggunakan pompa pada tekanan tertentu untuk mencampurnya dengan udara yang masuk kedalam ruang bakar. Pada sistem teknologi CNG (Compressed Natural Gas) berbahan bakar Gas Alam, pada umumnya proses penginjeksian dilakukan pada ujung intake/manifold masuk sebelum inlet valve (katup/klep masuk) pada saat inlet valve tebuka yaitu pada lankah hisap udara yang masuk keruang bakar sudah tercampur dengan bahan bakar. Secara ideal sistem teknologi CNG (Compressed Natural Gas) harus dapat mensuplai bahan bakar yang disemprotkan agar dapat becampur dengan udara, dalam


25

perbandingan yang tepat sesuai kondisi putaran dan beban mesin, kondisi suhu keja mesin dan suhu atmosfir saat itu. Sistem harus dapat mensuplai jumlah bahan bakar yang homogen, agar perubahan kondisi kerja mesin tersebut dapat di capai dengan unjuk kerja mesin yang optimal. 2.4.2 Dampak Emisi Gas Buang Terhadap Lingkungan Tidak semua senyawa yang terkandung di dalam gas buang kendaraan bermotor diketahui dampaknya terhadap lingkungan selain manusia. Beberapa senyawa yang dihasilkan dari pembakaran sempurna seperti CO2 yang tidak beracun, belakangan ini menjadi perhatian orang. Senyawa CO2 sebenarnya merupakan komponen yang secara alamiah banyak terdapat di udara. Oleh karena itu CO2 dahulunya tidak menepati urutan pencemaran udara yang menjadi perhatian lebih dari normalnya akibat penggunaan bahan bakar yang berlebihan setiap tahunnya. Pengaruh CO2 disebut efek rumah kaca dimana CO2 diatmosfer dapat menyerap energi panas dan menghalangi jalanya energi panas tersebut dari atmosfer ke permukaan yang lebih tinggi. Keadaan ini menyebabkan meningkatnya suhu rata -rata di permukaan bumi dan dapat mengakibatkan meningginya permukaan air laut akibat melelehnya gunung-gunung es, yang pada akhirnya akan mengubah berbagai sirklus alamiah. Pengaruh pencemaran CO2 terhadap lingkungan telah banyak diketahui. Pada tumbuhan, daun adalah bagian yang paling peka terhadap pencemaran CO2, dimana akan terdapat bercak atau noda putih atau coklat merah pada permukaan daun. Dalam beberapa hal, kerusakan pada tumbuhan dan bangunan disebabkan karena CO dan CO2 di udara, yang masing-masing membentuk asam sulfit dan asam sulfat.


26

Suspensi asam di udara ini dapat terbawa turun ke tanah bersama air hujan dan mengakibatkan air hujan bersifat asam. Sifat asam dari air hujan ini dapat menyebabkan korosif pada logam-logam dan rangka -rangka bangunan, merusak bahan pakian dan tumbuhan. Oksida nitrogen, NO dan NOx berasal dari pembakaran bahan bakar fosil. Pengaruh NOx yang utama terhadap lingkungan adalah dalam pembentukan smog. NOx dan NO2 dapat memudarkan warna dari serat-serat rayon dan menyebabkan warna bahan putih menjadi kekuning-kuningan. Kadar NOx sebesar 25 ppm yang pada umumnya dihasilkan adari emisi industri kimia, dapat menyebabkan kerusakan pada banayak jenis tanaman. Kerusakan daun sebanyak 5 % dari luasnya dapat terjadi pada pemajanan dengan kadar 4-8 ppm untuk 1 jam pemajanan. Tergantung dari jenis tanaman, umur tanaman dan lamanya pemajanan, kerusakan terjadi dapat bervariasi. Kadar NOx sebesar 0,22 ppm dengan jangka waktu pemajanan 8 bualan terus menerus, dapat menyebabkan rontoknya daun berbagai jenis tanaman. Pada negaranegara yang memiliki standar emisi gas buang yang ketat, ada 5 unsur dalam kendaran yang akan diukur yaitu senyawa HC, CO, O2, CO2, dan senyawa NOx. Sedangkan pada negara-negara yang standar emisinya tidak terlalu ketat, hanya ada 4 unsur dalam gas buang yaitu senyawa HC,CO,O2,CO2 termasuk Indonesia. Beberapa unsur gas yang akan dibahas dalam penelelitian ini adalah ; 1. Hidrokarbon (HC) ,Bahan bakar adalah senyawa hidrokarbon, jadi setiap HC yang diperoleh atau didapat di gas buang kendaraan menunjukkan adanya bahan bakar yang tidak terbakar dan terbuang bersama sisa pembakaran. Apabila senyawa hidrokarbon terbakar sempurna (bereaksi dengan oksigen) maka hasil pembakaran tersebut adalah karbondioksida (CO2) dan air (H2O). Walaupun


27

rasio perbandingan antara Bahan Bakar Gas dan Bahan Bakar Minyak pada AFR ( Air to Fuel Ratio) sudah tepat dan didukung oleh desain ruang bakar mesin yang saat ini mendekati ideal, tetapi tetap saja sebagian dari bahan bakar seolaholah tetap bersembunyi dari api saat terjadinya proses pembakaran dan menyebabkan emisi HC pada ujung kenalpot sangatlah tinggi mencapai 2000 ppm. 2. Karbon monoksida (CO) ,Gas karbon monoksida adalah gas yang relatif tidak stabil dan cenderung dengan unsur lain. Karbon monoksida dapat diubah dengan mudah menjadi CO2 dengan bantuan oksigen dan panas saat mesin bekerja dengan AFR yang tepat, emisi pada ujung knalpot sekitar 0,5% sampai dengan 2% untuk mesin dengan teknologi injeksi, atau sekitar 2,5% untuk mesin yang masih menggunakan sistem karburator (konvensional). Dengan bantuan air injection sistem atau CC, maka CO dapat dibuat serendah mungkin mendekati 0% emisi pada ujung knalpot sistem injeksi. 3. Karbon dioksida (CO2) ,Karbon dioksida (CO2) merupakan hasil pembakaran antara bahan bakar dengan udara di ruang bakar. Karbon dioksida selalu terbentuk disepanjang proses pembakaran berlangsung. Dan karbondioksida pada umumnya hanya mencapai 12% sampai 15%, jika hasil kurang dari 12% maka pembakaran pada kendaraan tidaklah stabil dan jika melebihi dari 15% maka pembakaran pada kendaraan sangatlah tidak bagus dan menibulkan pousi udara. 4. Nitrogen Oksida (NOx) ,Nitrogen oksida (NOx) dihasilkan senyawa nitrogen dan oksida yang terkandung di udara dari capuran udara-bahan bakar. Kedua


28

unsur tersebut bersenyawa jika temperatur didalam ruang bakar diatas 1.800OC. 95 ppm dari Nox yang terdapat pada gas buangan berupa nitric oxide (NO) yang terbentuk di dalam ruang bakar, dengan reaksi kimia beriku: N2 + O2 → 2NO . Nitric oxide ini selanjutnya bereaksi dengan oksigen diudara membentuk nitrogen dioksida (NO2). Dalam kondisi normal, nitrogen (N2) akan stabil berada diudara atmosfer sebesar hampir 80 ppm, namun dalam keadaan temperatur tinggi (diatas sekitar 1.800 °C) dan pada konsentrasi oksigen yang tinggi, maka nitrogen bereaksi dengan oksigen N2 + O2 membentuk NOx. Pada kondisi ini maka konsentrasi NOx justru akan semakin besar pada proses pembakaran yang sempurna. 2.4.3 Dampak Emisi Gas Buang Terhadap Lingkungan Tidak semua senyawa yang terkandung di dalam gas buang kendaraan bermotor diketahui dampaknya terhadap lingkungan selain manusia. Beberapa senyawa yang dihasilkan dari pembakaran sempurna seperti CO2 yang tidak beracun, belakangan ini menjadi perhatian orang. Senyawa CO2 sebenarnya merupakan komponen yang secara alamiah banyak terdapat di udara. Oleh karena itu CO2 dahulunya tidak menepati urutan pencemaran udara yang menjadi perhatian lebih dari normalnya akibat penggunaan bahan bakar yang berlebihan setiap tahunnya. Pengaruh CO2 disebut efek rumah kaca dimana CO2 diatmosfer dapat menyerap energi panas dan menghalangi jalanya energi panas tersebut dari atmosfer ke permukaan yang lebih tinggi. Keadaan ini menyebabkan meningkatnya suhu rata -rata di permukaan bumi dan dapat mengakibatkan meningginya permukaan air laut akibat melelehnya gunung-gunung es, yang pada akhirnya akan mengubah berbagai sirklus alamiah. Pengaruh pencemaran CO2 terhadap lingkungan telah banyak diketahui. Pada tumbuhan, daun adalah bagian yang paling


29

peka terhadap pencemaran CO2, dimana akan terdapat bercak atau noda putih atau coklat merah pada permukaan daun. Dalam beberapa hal, kerusakan pada tumbuhan dan bangunan disebabkan karena CO dan CO2 di udara, yang masing-masing membentuk asam sulfit dan asam sulfat. Suspensi asam di udara ini dapat terbawa turun ke tanah bersama air hujan dan mengakibatkan air hujan bersifat asam. Sifat asam dari air hujan ini dapat menyebabkan korosif pada logam-logam dan rangka -rangka bangunan, merusak bahan pakian dan tumbuhan. Oksida nitrogen, NO dan NOx berasal dari pembakaran bahan bakar fosil. Pengaruh NOx yang utama terhadap lingkungan adalah dalam pembentukan smog. NOx dan NO2 dapat memudarkan warna dari serat-serat rayon dan menyebabkan warna bahan putih menjadi kekuning-kuningan. Kadar NOx sebesar 25 ppm yang pada umumnya dihasilkan adari emisi industri kimia, dapat menyebabkan kerusakan pada banayak jenis tanaman. Kerusakan daun sebanyak 5 % dari luasnya dapat terjadi pada pemajanan dengan kadar 4-8 ppm untuk 1 jam pemajanan. Tergantung dari jenis tanaman, umur tanaman dan lamanya pemajanan, kerusakan terjadi dapat bervariasi. Kadar NOx sebesar 0,22 ppm dengan jangka waktu pemajanan 8 bualan terus menerus, dapat menyebabkan rontoknya daun berbagai jenis tanaman. 2.4.4 Penggunaan Bahan Bakar Berkadar Pencemaran Rendah a. Dari sekian jenis zat pencemar dari kendaraan bermotor terdapat jenis zat Pencemar yang keberadaannya sangat ditentukan oleh kualitas atau unsurunsur yang terkandung dalam bahan bakar yang digunakan. Zat pencemar dimaksud adalah timah hitam dan sulfur.


30

b. Timah hitam yang dihirup masuk ke paru-paru sangat membahayakan kesehatan manusia. Zat ini sengaja ditambahkan ke dalam bensin dalam bentuk tetra-ethyl lead atua tetra methyl lead, karena merupakan cara paling murah untuk menaikkan bilangan oktan bensin. c. Dalam proses pembakaran, timah hitam tidak tertinggal di ruang bakar, tetapi diemisikan ke udara bersama-sama dengan gas buangan kendaraan bermotor. d. Bahan bakar bensin yang tidak mengandung timah hitam, namun tetap mempunyai bilangan oktan tinggi telah digunakan dan dikembangkan di beberapa

negara.

Oleh

karena

itu,

para

pakar

otomotif

telah

mengembangkan rancang bangun dan rekayasa motor modern dengan menggunakan bahan bakar bebas timah hitam. e. Penggunaan bahan bakar gas (BBG) sebagai bahan bakar alternatif kendaaan bermotor merupakan salah satu jawaban terhadap permasalahan pengendalian pencemaran uadra dari kendaraan bermotor. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan bahan bakar jenis ini mampu meredusir kadar pencemaran sebesar lebih 90% bila dibandingkan dengan bensin. Namun, penurunan kadar emisi gas buangan tersebut diikuti dengan penurunan daya sekitar 10 – 17%. Walaupun demikian, penggunaan bahan bakar alternatif jenis ini perlu ditingkatkan. f. Disamping itu, masih banyak energi alternatif lain yang membantu kebijaksanaan udara bersih, antara lain penggunaan energi listrik, hidrogen,


31

energi matahari, dan lain sebagainya. Namun energi jenis ini masih dalam penelitian dan percobaan negara maju. 2.5

PENGENDALIAN SYSTEM TRANSPORTASI LALU LINTAS SECARA OPTIMAL a. Konsentrasi zat pencemar udara dari kendaraan bermotor sangat bergantung pada kadar zat pencemar yang diemisikan oleh masing-masing kendaraan bermotor serta jumlah kendaraan bermotor yang dioperasikan paad suatu wilayah/ daerah dalam kurun waktu tertentu. Oleh karena itu, pengendalian system transportasi dan lalu lintas secara optimal merupakan salah satui cara untuk mengurangi konsentrasi zat pencemar tersebut. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan antara lain adalah masalah pemilihan sarana angkutan yang tepat, optimalisasi pemanfaatan ruas jalan, mengemudikan kendaraan bermotor secara baik dan benar, kondisi lingkungan transportasi dan lalu lintas, kelancaran lalu lintas sistem pengaturan dan pengendalian dan lain sebagainya. b. Pemilihan sarana angkutan umum yang bersifat massal merupakan salah satu usaha untuk memanfaatkan ruas jalan secara optimal. Pemilihan sarana angkutan massal tersebut disamping dapat memecahkan masalah transportasi, juga sangat membantu penataan kondisi lalu lintas yang lebih lancar, menghemat pemakaian energi per penumpang / ton barang, tarif yang relatif murah, mengurangi banyaknya konsentrasi zat pencemar di udara, dan lain sebagainya. Untuk itu, Departemen Perhubungan telah menetapkan kebijaksanaan yang mengarahkan penggunaan sarana pengangkutan yang bersifat massal ini.


32

c. Keterampilan serta tingkah laku pengemudi kendaraan bermotor juga merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi besarnya zat pencemar yang dihasilkan oleh kendaraan bermotor bahwa ada hubungan yang sangat erat antara cara mengemudikan kendaraan bermotor dengan besarnya zat pencemar yang dihasilkannya. 

Gas CO meningkat jika kendaraan bermotor diperlambat atau dalam keadaan idling.



Gas HC meningkat pada saat terjadinya penggantian persneling dan kendaraan bermotor mengalami perlambatan.



Gas NOx meningkat pada saat kendaraan bermotor dipercepat.

2.5.1 PENGENDALIAN PENCEMARAN UDARA KENDARAAN BERMOTOR Berbagai pengaruh negatif yang ditimbulkan oleh zat pencemar dari kendaraan bermotor, sangat merugikan kehidupan manusia. Karena alasan itu maka berbagai usaha untuk memahami lebih jauh serta pengendalian pencemaran udara tersebut terus dilakukan berbagai pihak. Pemahaman dan pengendalian pencemaran uadar dari kendaraan bermotor dapat didekati dari 3 aspek yang dilaksanakan secara simultan, yakni: a. Penerapan teknologi pengendalian sumber pencemar. Dengan mengasumsikan bahwa sumber pencemar dapat dikendalikan atau direduksi hingga berada pada tingkat yang telah ditentukan sebelumnya, untuk memenuhi suatu regulasi dan nilai ambang batas yang diinginkan.


33

b. Penggunaan bahan bakar yang berkadar pencemaran rendah. c. Pengendalian transportasi dan lalu lintas yang optimal.

2.5.2 Teknologi Pengendalian Sumber Pencemar Pada negara-negara yang memiliki standar emisi gas buang kendaraan yang ketat, ada 5 unsur dalam gas buang kendaraan yang akan diukur yaitu senyawa HC, CO, CO2, O2 dan senyawa NOx. Sedangkan pada negara-negara yang standar emisinya tidak terlalu ketat, hanya mengukur 4 unsur dalam gas buang yaitu senyawa HC, CO, CO2 dan O2.Besarnya konsentrasi zat pencemar dari kendaraan bermotor didalam udara sangat dipengaruhi oleh besarnya zat pencemar yang dihasilkan oleh masing-masing kendaraan bermotor yang bersangkutan serta banyaknya kendaraan bermotor yang menyeburkan zat pencemar pada suatu wilayah tertentu pada kurun waktu tertentu. Oleh karena itu, penggunaan kendaraan bermotor yang mengeluarkan zat pencemar besar, berarti denagn sengaja memberikan konstribusi peningkatan konsentrasi pencemaran udara di wilayah yang bersangkutan. Usaha pengunaan teknologi motor yang lebih baik, penggunaan bahan bakar berkualitas lebih baik, peningkatan kualitas perawatan serta pengendalian pencemaran uadra dari kendaraan bermotor perlu segera dilakukan oleh semua pihak. Oleh karena itu, para pakar otomotif cenderung melakukan kegiatan rancang bangun dan rekayasa motor yang mengarah kepada teknologi yang kompak, ringan, menghasilkan daya motor yang tinggi dengan zat pencemar yang rendah , serta irit bahan bakar. Untuk itu beberapa pakar otomotif telah mengembangkan berbagai teknologi kendaraan bermotor, anatar lain, penyempurnaan sistem pembakaran, penggunaan peralatan elektronik, pemilihan / penggunaan bahan bakar kualitasnya lebih


34

baik, melaksanakan perawatan dengan baik, melaksanakan pengujian terhadap setiap kendaraan bermotor yang dioperasikan dijalan dan lain sebagainya. Namun demikian, memilih teknologi yang tepat dalam rangka menurunkan dan / atau mengendalikan zat pencemar kendaraan bermotor kadang-kadang mengalami kesulitan, karena usaha penurunan kadar polutan tersebut biasanya diikuti oleh penurunan tenaga motor dan /atau konsumsi bahan bakar bertambah boros dan / atau memerlukan biaya yang lebih tinggi. Hal ini disebabkan oleh korelasi yang sangat erat antara faktor satu dengan faktor lainnya, sedemikian rupa sehingga memperbaiki parameter yang satu dapat memperburuk parameter yang lain. Mengingat kebutuhan yang sangat mendesak, semua pihak diharuskan untuk menurunkan kadar polutan gas buangan kendaraan bermotor meskipun perlu diikuti pengorbanan, berupa penurunan tenaga mesin, pemakaian bahan bakar yang lebih poros maupun biaya relatif lebih tinggi. Oleh karena itu, banyak para ahli teknologi kendaraan bermotor bekerja keras untuk mengembangkan cara yang lebih efektif dan efisien untuk mengendalikan zat pencemar gas buang kendaraan bermotor dengan pengorbanan sekecil-kecilnya. 2.5.3 Emisi Gas Buang Terhadap Lingkungan Secara umum pengaruh emisi gas buang layak diperhatikan bagi pengguna kendaraan terlebih khalayak publik yang masih tidak memperhatikan dampak yang disebabkan oleh pembuangan zat sisa yang terdapat pada pembakaran kendaraan. Akumulasi secara sepihak kementrian lingkungan hidup telah menghimbau kepada publik terlebih pengendara motor agar lebih menghidupkan gaya hidup sehat dengan cara tidak menggunakan kendaraan beromotor secara berlebihan dengan kata


35

lain kementrian lingkungan hidup menyarankan agar khalayak dapat menggunakan kendaraan seperlunya agar menciptakan ruang udara yang bebas akan polusi. Dengan hal ini tujuan penulis untuk mengajak nilai lebih konversi untuk di galangkan pada khalayak publik agar tahu keuntungan dan kerugian dengan menggunakan bahan bakar konvensional dan bahan bakar Gas (konversi). Pengaruh dan zat-zat yang terkandung dalam emisi gas buang yang berbahaya antara lain sebagai berikut : 1. CO (Karbon Monoksida) Senyawa karbon monoksida dapat mengakibatka antara lain gejala kekurangan rah terjadinya sesak nafas, sakit kepala, dan dalam akumulasi yang cukup tinggi mengakibatkan kematian.

2. Pb (timbal atau Timah Hitam) Timbal adalah timah hitam merupakan logam berat yang bila terhisap tidak bisa hilang dari dalam tubuh.

3. HC (Hidrokarbon) Hidrokarbin dalam tubuh manusia dapat menyebabkan antara lain rusaknya jaringan lemak dalam tubuh dan terganggunya fungsi hati.

4. Nox (Nitrogen Oksida) Nitrogen oksida merupakan gas yang berbahaya karena mengganggu syaraf pusat. Dengan adanya O2 akan beraksi membentuk NO2 yang mengeluarkan bau


36

yang merangsang dan dapat menyebabkan edema paru-paru bronchitis. NO2 dalam tubuh manusia dapat mengakibatkan tergantungnya kinerja hemaglobin dan darah sehingga dapat menyebabkan lemas atau bahkan rusak organ dalam paru-paru.

5. Partikulat Pengaruh partikulat pada tubuh manusia antara lain dapat memicu terjadinya kanker,terjadinya gangguan pernapsan dan dapat mengganggu pernapsan dan dapat mengganggu proses metabolisme tubuh. Reaksi kimia yang terjadi antara unsur nitrogen oksida (Nox) dengan hidro karbon (HC) yang dipengaruhi oleh radiasi menyebabkan gas emisi ini sangat berbahaya bagi manusia dan lingkungan. Untuk mengurangi resiko terjadinya hal tersebut maka dilakukan lah uji emisi pada kendaraan yang di galakan pemerintah agar terciptanya lingkungan sehat dan bersih.


BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents