AKTIVITAS TINGGI:
2.8 CATALIC CONVERTER
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri (lihat pul berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk.
Katalis memungkinkan reaksi berlangsung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada suhu lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi. Katalis menyediakan suatu jalur pilihan denga untuk berlangsungnya reaksi.
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama: katalis homogen dan katalis heterogen. Katalis heterogen adalah katalis yang ada dalam fase berbeda dengan pereaksi dalam reaksi yang dikatalisinya, sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama. Satu contoh sederhana untuk katalisis heterogen yaitu bahwa katalis menyediakan suatu permukaan di mana pereaksi-pereaksi (atau lemah sedemikian sehingga memadai terbentuknya produk baru. Ikatan antara produk dan katalis lebih lemah, sehingga akhirnya terlepas.
Katalis homogen umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi, dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya. Berikut ini merupakan skema umum reaksi katalitik, di mana C melambangkan katalisnya:
A + C → AC (1)
B + AC → AB + C (2)
Meskipun katalis (C) termakan oleh reaksi satu, namun selanjutnya dihasilkan kembali oleh reaksi dua, sehingga untuk reaksi keseluruhannya menjadi,
A + B + C → AB + C
katalis tidak termakan atau pun tercipta.biokatalis. Penggunaan istilah "katalis" dalam konteks budaya yang lebih luas, secara biasa dianalogikan dengan konteks ini.
Beberapa katalis ternama yang pernah dikembangkan di antaranya yang digunakan untuk produksi massal dikenal ialah dari
Catalicconverter, pertama kali ditemukan tahun1975 di Amerika Serikat. Alat ini dibuat demi memenuhi standar emisi gas buang yang sangat ketat di negara tersebut. Singkatnya
Catalytic Converter ini adalah alat yang akan mereaksikan gas-gas buang yang berbahaya melalui reaksi kimia sehingga nantinya gas-gas tersebut akan berubah menjadi gas yang tidak berbahaya bagi lingkungan. Atau minimal menjadi gas yang tidak terlalu berbahaya. Saat ini Catalytic Converter telah digunakan di banyak mesin-mesin mobil dan motor, bahkan beberapa motor bebek yang notabene motor murah sudah memasang teknologi ini. Ada dua tipe dari Catalytic Converter, yaitu three-way Catalist dan two-way Catalyst. three-way Catalist digunakan pada mesin mobil dan motor yang menggunakan bahan bakar bensin (premium, solar dsb).
Ada tiga tahap dalam proses ini yaitu :
1. Reduksi Nitrogen Oksida menjadi nitrogen dan Oksigen : 2NOx→ xO2+N 2. Oksidasi Karbon Monoksida menjadi Karbon Dioksida : 2CO + O
2
2→ 2CO
3. Oksidasi senyawa Hidrokarbon yang tak terbakar (HC) menjadi Karbon Dioksida dan air : 2C
2
Reaksi-reaksi di atas akan berjalan efisien bila mesin bekerja dengan perbandingan 14,7 bagian udara dengan 1 bagian bahan bakar. Berikut adalah gambar tipe three-way Catalist ditunjukkan pada gambar 2.6
Gambar 2.6 Tipe dari Catalytic Converterthree-way Catalist
Sedangkan two-way Catalist digunakan pada mesin diesel. Karena pada daur mesin diesel tidak dihasilkan Nitrogen Oksida (NOx
Catalytic Converter sangat peka terhadap logam-logam lain yang biasanya terkandung dalam bensin ataupun solar misalnya timbal pada premium, belerang pada solar, lalu seng, mangan, fosfor, silikon, dsb. Logam-logam tersebut bisa merusak komponen dari Catalytic Converter. Oleh karena itu teknologi ini tidak bisa digunakan di semua daerah terutama daerah yang premiumnya belum diganti oleh Premium TT (Tanpa Timbal). Bagaimanapun teknologi
Catalytic Converter yang telah diciptakan oleh para engineer ini telah memberikan kontribusi nyata terhadap usaha menekan polusi udara yang juga akan berdampak pada isu pemanasan global (Triatmono:2011)
), maka daur yang terjadi hanyalah daur nomor dua dan tiga saja.
2.8.1 CARA KERJA CATALIC CONVERTER
Seiring dengan berlakunya standar emisi gas buang Euro dua untuk produk mobil dan sepeda motor di Indonesia mulai 2007, catalytic converter menjadi peranti yang wajib dipasang pada kendaraan produksi terbaru. Alat ini dirancang untuk mengurangi gas polutan sisa
pembakaran mesin kendaraaan bermotor.
Catalytic converter merupakan salah satu inovasi terbesar di industri otomotif. Pasalnya, peranti ini mampu mengubah zat-zat hasil pembakaran seperti, hidrokarbon (HC), karbon oksida (CO), dan NOx, menjadi zat yang lebih ramah lingkungan. Berdasarkan data Manufactures of Emission Controls Association (MECA) AS sejak tahun 1970-an hingga saat ini, catalytic
converters telah membantu mengurangi bahan polutan sebanyak 1,5 miliar ton di AS dan tiga miliar ton di seluruh dunia.
Bentuk catalytic converter seperti tabung bentuknya mirip sarang tawon. Bahannya terbuat dari keramik dengan ukuran lubang penyaring antara satu hingga dua mm. Secara umum ada dua tipe catalytic converter yang dipakai, yaitu jenis pellet dan monolithic. Jenis monolithic merupakan catalytic converter yang banyak dipakai saat ini. Alasannya, jenis tersebut memiliki tahanan gas buang yang kecil, lebih ringan, dan cepat panas dibandingkan jenis pellet.
Untuk mengurangi gas polutan, catalytic converter menggunakan beberapa bahan baku. Berdasarkan bahan baku yang dipakai, catalytic converter bisa dibagi menjadi dua model, yaitu
oxidation catalyst (OC) dan three way catalyst (TWC). Jenis OC menggunakan material platinum dan paladium, yang dapat mengurangi CO dan HC. Sedangkan TWC mengandung platinum dan rhodium yang mampu mengurangi CO, HC, dan NOx.
Catalytic converter ditempatkan di belakang exhaust manifold atau diantara muffler
dengan header. Alasannya, catalytic converter cepat panas ketika mesin dinyalakan. Selain itu, sensor bisa segera bekerja untuk menginformasikan kebutuhan campuran bahan bakar udara yang tepat ke Engine Control Machine (ECM). Peranti catalytic converter baru bekerja efektif ketika kondisinya panas.
Khusus untuk jenis TWC, prosedur kerjanya dibagi menjadi tiga bagian:
1. Tahap pertama disebut dengan reduction catalyst. Molekul NOx disaring dan direaksikan menjadi atom nitrogen dan oksigen. Atom nitrogen yang terperangkap dalam katalis tersebut diikat dengan atom nitrogen lainnya, sehingga berubah menjadi N2. Sementara oksigen yang ada diubah menjadi O2
2. Proses kerja kedua disebut oxidization catalyst. Tujuannya mengurangi kadar hidrokarbon juga mengubah CO menjadi gas CO
.
2
3. Adapun mekanisme kerja ketiga adalah pengendalian yang memonitor arus gas buang. "informasi" yang diperoleh dipakai untuk mengatur campuran bahan bakar dengan udara agar selalu berada dalam komposisi yang ideal.
yang tidak berbahaya.
Setiap mobil memiliki jumlah alat sensor yang berbeda, bergantung pada kebutuhan dan teknologi mesinnya. Umumnya mobil injeksi menggunakan dua sensor oksigen yang berbeda tempat. Ketika sensor, misalnya, mendeteksi temperatur gas buang terlalu tinggi akibat jumlah bahan bakar yang sedikit dibandingkan udara, maka air-fuel ratio (AFR) menjadi "miskin". Informasi inilah yang akan diteruskan ke ECM. Peranti ECM pun segera bekerja melakukan penyetelan ulang komposisi bahan bakar dan udara sehingga proses pembakaran menjadi ideal.
Pipa buang adalah pipa baja yang mengalirkan gas sisa pembakaran dari exhaust manifold
ke udara bebas. Konstruksinya dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu pipa bagian depan, tengah, dan belakang. Susunannya sengaja dibuat demikian untuk mempermudah saat penggantian
catalytic converter atau muffler, tanpa perlu melepas keseluruhan konstruksi sistem pembuangan.
Muffler berfungsi untuk mengurangi tekanan dan mendinginkan gas sisa pembakaran. Ini karena gas sisa pembakaran yang dikeluarkan dari mesin memiliki tekanan cukup tinggi, sekira 3
hingga 5 kg/cm2. Sedangkan suhunya bisa mencapai 600 hingga 800 OC. Besaran panas ini kira-kira 34% dari energi panas yang dihasilkan mesin. Kalau gas ini langsung disalurkan ke udara luar tanpa muffler, gas akan mengembang dengan cepat diiringi dengan suara ledakan yang cukup keras (Geomorphosis; 2011)