PENGUJIAN PENGGUNAAN KATALISATOR BROQUET TERHADAP EMISI GAS BUANG MESIN SEPEDA MOTOR 4 LANGKAH Pradana Aditya*), Ir. Arijanto, MT*), Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudarto SH, Tembalang-Semarang, Telp. 024 7460059 Email :
[email protected] ABSTRAK Bertambahnya jumlah kendaraan serta industri yang menggunakan bahan bakar minyak, batu bara maupun gas akan semakin mencemari lingkungan. Karena emisi gas buang mengakibatkan pemanasan global dan merusak kesehatan. Salah satu upaya untuk mengurangi pencemaran lingkungan tersebut adalah menggunakan katalisator Broquet. Katalisator ini membuat karakter bahan bakar akan beroktan lebih tinggi dan proses pembakaran lebih sempurna. Pengujian dilakukan dengan menguji penggunaan katalisator Broquet pada mesin sepeda motor CS1 125cc untuk mengetahui kadar emisi gas buang, pengujian dilakukan pada putaran poros dimulai pada 8000 rpm menurun sampai putaran 5000 rpm. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui perbedaan pada bahan bakar premium tanpa menggunakan Broquet dan dengan menggunakan Broquet ditinjau dari emisi gas buang. Hasil pengujian menunjukkan bahwa penggunaan katalisator Broquet mempengaruhi kadar emisi gas buang, pada CO dan HC mengalami penurunan masing-masing 36.36 dan 22.22 %, sedangkan komposisi CO2 dan O2 mengalami kenaikan 9.73 % dan 17.60 %. Selain itu konsumsi bahan bakar berkurang 12.87 % dan dari hasil pengujian daya torsi mengalami kenaikan. Kata Kunci : Broquet, katalis, emisi gas buang
I. Pendahuluan Kebutuhan
bahan
bakar
pesat
yang
menipis. Sehingga perlu banyak riset yang
baru, 5 juta unit sepeda motor dan 700.000
dilakukan
mobil per tahun. mengakibatkan kerusakan pemanasan
minyak
Ketersediaan bahan bakar semakin
industri dan jumlah kendaraan bermotor
dan
harga
mengalami kenaikan. D sisi lain,
meningkat dengan semakin bertambahnya
lingkungan
menyebabkan
untuk
mencari
sumber
energi
alternatif untuk mensubstitusi bahan bakar
global.
minyak dan mencari pemecahan masalah
Kebutuhan bahan bakar yang meningkat
lainnya yang ditimbulkan dari sisi ekonomi dan lingkungan. 1
Salah satu pemecahan masalah dalam
rendah akibat perubahan yang dipicunya
penggunanan bahan bakar adalah dengan
terhadap pereaksi. Katalis menyediakan suatu
menggunakan alat berupa katalis. Terdapat
jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih
produk katalisator yang disebut broquet.
rendah.
Pada kendaraan bermotor biasanya dapat
dibutuhkan untuk berlangsungnya reaksi.[6]
membuat
Katalis
mengurangi
energi
yang
bahan bakar yang dikonsumsi
hanya 70 % yang terbakar
kemudian
sisanya 30 % terbuang. Akan tetapi dengan broquet, yang terbakar hingga 90 % lebih. Sementara itu, tenaga bertambah 5 - 10 % karena pembakaran yang
terjadi
bisa
berlangsung
secara
sempurna. Dengan kesempurnaan proses pembakaran itu, maka emisi pun berkurang Gambar 1. Grafik Pengaruh Penggunaan
50 - 70 % sehingga alat tersebut ramah
Katalis terhadap Energi Pengaktifan Reaksi
lingkungan karena bisa mengurangi dampak
[6]
pemanasan global. Alat ini mampu mampu b. Broquet
bekerja secara efektif hingga jarak 40.000
Broquet merupakan suatu katalisator
kilometer atau 2 tahun masa pemakaian.
komersial asal Inggris yang banyak
Hal itu bisa terjadi, karena karakter dari
beredar dan dipakai oleh pengguna
logam mulia bahan broquet yang tidak
kendaraan
mudah terurai atau berubah saat bekerja. II.
bermotor
di
Indonesia.
Menurut produsennya, Broquet adalah
Dasar Teori
katalisator bahan bakar minyak (BBM)
a. Katalis
yang dibuat dari logam mulia (Platinum, Katalis
adalah
yang
Titanium, Paladium, dan Rodium) dan
mempercepat laju reaksi reaksi pada suhu
logam-logam lain dalam prosentase yang
tertentu, tanpa mengalami perubahan atau
kecil yang bekerja untuk meningkatkan
terpakai oleh reaksi itu sendiri. Suatu katalis
proses reaksi kimia, namun senyawa
berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai
kimia yang berada di dalam Broquet
pereaksi
sendiri
ataupun
suatu
produk.
zat
Katalis
tidak
mengalami
perubahan.
memungkinkan reaksi berlangsung lebih cepat
Dengan demikian, karakter dan fungsi
atau memungkinkan reaksi pada suhu lebih
alat ini tidak akan berubah seiring 2
dengan perubahan sifat bahan bakar yang
2. Senyawa-senyawa CH2 tersebut kemudian
diuraikannya. [10]
disambung
dengan
sebagian
senyawa
heptana (C7H16) sehingga terbentuk lebih banyak senyawa oktana (C8H18) yang mengakibatkan meningkatnya nilai oktan bensin, sedangkan H2 tetap menjadi sebuah Gambar 2. Broquet
senyawa yang ikut terbakar dalam ruang
Secara sederhana, dalam kondisi ideal cara
bakar sehingga nilai kalor bahan bakar
kerja dari Broquet pada bahan bakar bensin
meningkat. c. Emisi Gas Buang
dapat dilihat pada Gambar
Emisi gas buang yaitu gas yang diemisikan oleh kendaraan bermotor. Gas sisa yang dikeluarkan oleh sistem pembuangan kendaraan bermotor merupakan sumber utama emisi, tetapi sebenarnya ada sumber lain yaitu evaporasi sistem bahan bakar, dan emisi dari dalam tangki bahan bakar. Bahan bakar sendiri terdiri dari beberapa senyawa hidrokarbon yang jika terjadi pembakaran sempurna dengan oksigen akan menghasilkan karbondioksida
Gambar 3 Cara Kerja Broquet pada Bahan
(CO2) dan air (H2O) yang tidak berbahaya bagi
Bakar Bensin[10]
kesehatan umat manusia dan lingkungan. Tetapi Sedangkan
urutan
pemutusan
dan
pada kondisi yang sebenarnya, pembakaran
penyambungan ikatan kimianya adalah sebagai
sempurna pada mesin sangat sulit didapatkan,
berikut:
sehingga dihasilkan gas-gas sisa pembakaran yang berbahaya dan beracun seperti CO, NOx,
1. Bahan bakar bensin dengan oktan 88 (88 % oktana dalam campuran oktana-heptana)
HC, dan sebagainya.
diserap melalui pori-pori yang terdapat pada
Udara
yang
dibutuhkan
untuk
permukaan Broquet, sebagian heptana yang
pembakaran dalam ruang bakar diambil dari
ikatannya tidak stabil diputus menjadi CH2
udara
dan H2.
mengandung 78% nitrogen, sehingga pada gas
bebas,
dimana
pada
udara
bebas
buang mengandung polutan NOx. Sebenarnya 3
pada temperatur rendah, nitrogen tidak bereaksi
b. Mesin Uji
dengan oksigen sehingga polutan NOx tidak
Mesin yang digunakan dalam pengujian ini
dihasilkan oleh reaksi pembakaran, tetapi pada
adalah mesin sepeda motor 4 tak dengan
0
temperatur lebih dari 1800 C, nitrogen akan
spesifikasi teknis sebagai berikut:
bereaksi dengan oksigen pada saat pembakaran sehingga
menghasilkan
polutan
NOx.
Gambar 4. Sumber emisi gas buang pada
Gambar 6. Mesin Uji
kendaraan bermotor.[13]
III. Metodologi c. Deskripsi Alat Uji a.
Diagram Alir
Gambar 5. Metodologi Pengujian
Gambar 7. Deskripsi Alat Uji
4
1.
Load
display
Analisa yang dapat diambil adalah bahwa
10. Blower
beban
11. Alat ukur konsumsi
kadar CO menunjukan efisiensi pembakaran di
2.
Load cell
udara
3.
Panjang lengan
12. Karburator
4.
Prony brake
13. Broquet
5.
Gear bekakang
14. Tangki bahan bakar
kenaikan kadar CO yang tinggi dibandingkan mesin
6.
Rantai
15. Stargas
dengan menggunakan katalis broquet. Grafik
penghubung
16. Load
7.
Gear depan
8.
Knalpot
9.
Mesin uji
dalam silinder. Kadar CO yang dihasilkan mesin tanpa menggunakan katalis broquet mengalami
menunjukan bahwa pembakaran pada mesin yang
display
Proximity Sensor 17. Load
menggunakan
display
katalis
broquet
lebih
baik
dibandingkan pada mesin tanpa menggunakan
temperature
katalis broquet. Penurunan kadar CO terbesar pada putaran mesin 8000 rpm sebesar 36.36 %. 14 12 10 8 6 4 2 0
c. Alat Uji Gas Buang
Bensin Murni Broquet
Gambar 10. Pebandingan Kadar CO2
Analisa yang dapat diambil adalah bahwa
Gambar 8. Alat Uji Gas Buang
kadar CO2 menunjukan efisiensi pembakaran di
IV. Analisa dan Pembahasan
dalam silinder. Kadar CO2 yang dihasilkan mesin tanpa menggunakan katalis broquet mengalami kenaikan kadar CO2 yang tinggi dibandingkan mesin
Perbandingan Kadar CO
dengan menggunakan katalis broquet. Grafik
0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0
menunjukan bahwa pembakaran pada mesin yang Bensin Murni
menggunakan
katalis
broquet
lebih
baik
dibandingkan pada mesin tanpa menggunakan
Broquet
katalis broquet. Kenaikan kadar CO2 terbesar pada putaran mesin 8000 rpm sebesar 9.73 %.
8000
7500
7000
6500
6000
5500
5000
0.25 0.21 0.160.150.15 0.140.14 0.130.130.12 0.11 0.090.08 0.07
Gambar 9 Perbandingan Kadar CO
5
20 15
tanpa menggunakan katalis broquet mengalami
Perbandingan Kadar HC 17 15
15 13
14 12
10
dengan menggunakan katalis broquet. Grafik
14
7 6
menunjukan bahwa pembakaran pada mesin yang
Premium Murni Broquet
11 9 7
5
kenaikan kadar O2 yang tinggi dibandingkan mesin
menggunakan
5 4
katalis
broquet
lebih
baik
dibandingkan pada mesin tanpa menggunakan katalis broquet. Kenaikan kadar O2 terbesar pada
0 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000
putaran mesin 5000 rpm sebesar 14.47 %.
Gambar 11 Perbandingan Kadar HC
Analisa yang dapat diambil adalah bahwa
1.2
kadar HC menunjukan efisiensi pembakaran di
1 Lt/jam
dalam silinder. Kadar HC yang dihasilkan mesin
0.8 0.6 0.4
Bensin Murni
kenaikan kadar HC yang tinggi dibandingkan mesin
0.2
Broquet
dengan menggunakan katalis broquet. Grafik
0 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000
tanpa menggunakan katalis broquet mengalami
menunjukan bahwa pembakaran pada mesin yang menggunakan
katalis
broquet
lebih
putaran mesin (rpm)
baik
dibandingkan pada mesin tanpa menggunakan Penurunan konsumsi bahan bakar pada
katalis broquet. Penurunan kadar HC terbesar
grafik di atas, disebabkan karena turunnya putaran
putaran mesin 7000 rpm sebesar 22.22 %.
mesin, dimana turunya putaran mesin tentu saja akan membutuhkan konsumsi bahan bakar yang
Perbandingan Kadar O2
lebih
15 10 5
10.89 9.26 8.03 6.92 6.97 6.56 5.82 5.77 5.52 5.25 4.91 4.74
sedikit.
Penghematan
bahan
bakar
disebabkan karena penggunaan katalis broquet Bensin Murni 3.95 3.92 Broquet
terjadi perbedaan nilai kalor. Penurunan konsumsi bahan bakar terbesar 12.87 %.
0
V. Penutup a. Kesimpulan Gambar 12 Perbandingan Kadar O2
Berdasarkan Analisa yang dapat diambil adalah bahwa
analisa
dan
data
hasil
pengujian serta data – data yang didapat
kadar O2 menunjukan efisiensi pembakaran di dalam silinder. Kadar O2 yang dihasilkan mesin 6
2. Arismunandar, Wiranto, “Penggerak
dari perhitungan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
Mula Motor Bakar Torak”, Edisi
1. Hasil pengujian menunjukkan bahwa
Keempat, ITB Bandung, 1988. [2]
penggunaan
katalisator
broquet
3. http://www.otomotif.web.id/prinsip-
mempengaruhi kadar emisi gas buang
kerja-mesin-bensin-a31.html [3] 4. Maleev, V.L., “Internal-Combustion
pada CO mengalami penurunan 36.36 %, CO2 mengalami penurunan
Engines”, McGraw Hill Book
9.73
%.HC mengalami kenaikan 22,22 %.O2
Company, Singapore, 1973. [4] 5. Mathur M.L., Sharma R.P., “A Course
mengalami penurunan 14.47 %.
In Internal Combustion Engines”,
2. Hasil pengujian menunjukan penurunan
Published by J.C Kapur, for Dhanpat
konsumsi bahan bakar sebesar 12.87 %.
Rai & Sons, Nai Sarak, Delhi, 1980.[5]
b. Saran 1. Perlu diadakan penelitian tentang efek
6. Achmad, Drs. Hiskia, ”Elektro Kimia &
waktu lamanya perendaman katalis,
Kinetika Kimia”, PT Citra Aditya Bakti,
sehingga
Bandung. 1992 [6]
didapatkan
hasil
yang
7. Heywood, John B., “Internal
maksimal dalam pengujian.
Combustion Engine Fundamentals”,
2. Perlu dilakukan pengkajian lebih lanjut mengenai sifat – sifat dan kandungan yang
McGraw Hill Book Company,
terdapat pada broquet
Singapore, 1988. [7]
3. Agar lebih merepresentasikan emisi gas
8. Arends, BPM, H Berenschot, “Motor
buang yang dihasilkan maka perlu
Bensin”, Erlangga, Jakarta, 1980.[8]
pengujian dengan pembebanan dan
9. http://www.en.wikipedia.org/wiki/Catal ysis [9]
simulasi operasi di jalan raya. 4. Sebelum melakukan pengujian benar –
10. http://www.broquet.co.uk [10] 11. Perry, Robert. H., Don W. Green.
benar memastikan mesin dalam keadaan
“Perry’s Chemical Engineer’s
baik
Handbook”, McGraw Hill Book Companies. 1999. [11]
VI. Daftar Pustaka 1. labacokuttu.blogspot.com/2008/11/moto r-bakar-torak.html [1]
7
8
