SEPEDA MOTOR BERBAHAN BAKAR PREMIUM
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarja Sains
DARMA JULIANDRI 110801029
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : Pembuatan Dan Karakterisasi Keramik Berpori Yang
Diaplikasikan Sebagai Filter Emisi Gas Buang Pada
Sepeda Motor Berbahan Bakar Premium
Kategori : Skripsi
Nama : Darma Juliandri Nomor Induk Mahasiswa : 110801029
Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, 22 Maret 2016
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2, Pembimbing 1,
Dr. Anwar Dharma Sembiring, M.S Dr. Kurnia Sembiring, M.S NIP.195408171983031005 NIP.195801311986011001
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,
PERNYATAAN
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KERAMIK BERPORI YANG
DIAPLIKASIKAN SEBAGAI FILTER EMISI GAS BUANG PADA SEPEDA
MOTOR BERBAHAN BAKAR PREMIUM
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 22 Maret 2016
PENGHARGAAN
Alhamdulillah, segala puji dan syukur bagi Allah Subhanahuwata’ala yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang, dengan limpahan rezeki, karunia dan berkah-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini dengan judul “Pembuatan Dan Karakterisasi Keramik Berpori Yang Diaplikasikan Sebagai Filter Emisi Gas Buang Pada Sepeda Motor Berbahan Bakar Premium”. Shalawat dan salam senantiasa dicurahkan kepada junjungan alam Rasulullah Shallallahu’alaihiwassalam dan para sahabatnya sebagai petunjuk dalam menjalani kehidupan ini, semoga syafa’at Beliau Shallallahu’alaihiwassalam dapat dirasakan dikemudian hari, Aamiin Allahumma Aamiin.
Terwujudnya skripsi ini dengan baik adalah berkat bantuan dari berbagai
pihak.Olehkarenaitudalamkesempataninipenulisinginmeyampaikan rasa terimakasihdanhormat yang sebesar-besarnyakepada :
1. Bapak Dr. Kurnia Sembiring, MS dan Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS selakuDosenPembimbing yang telahmembimbingpenulisselamapenelitian dan penyusunanskripsiini. Terimakasihpenulisucapkanatas saran danmasukan yang bermanfaatdanmembangun.
2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Ketua Jurusan Fisika dan dosen Pembimbing Akademik.
3. Kepada seluruh dosen Fisika S-1 yang telah memberikan wawasan dan pengetahuan akan ilmu fisika yang penulis peroleh selama berkuliah. Dan juga kepada para staff Jurusan Fisika yang telah membantu dalam pengurusan administrasi.
4. Kepada Tanoto Foundation yang telah memberikan beasiswa baik berupa dukungan dan soft skill sehingga penulis dapat menyelesaikan studi. Terima kasih terkhusus kepada Bapak Sukanto Tanoto, Bapak Sihol Aritonang, Bapak Chandra dan Ibu Vika Puspita.
5. Kepada yang tercinta keluargaku: Ayahanda Junaidi dan IbundaYusnidar yang telah memberikan kasih sayang, cinta dan perhatian sertaatas dukungan moril dan materil kepada ananda hingga kini berhasil menyelesaikan kuliah. Juga terima kasih kepada adik-adikku Desfri Aldiarif, Juni Alfian dan Anisa Novia Rahmadhani. Semoga kita semuanya sukses dan selamat baik dunia maupun akhirat, aamiin.
6. Kepada keluarga besar UKMI Al-Falak, Ikatan Mahasiswa Fisika (IMF), PEMA FMIPA, team Mobil Hybrid dan Solar Cellyang telah memberikan arahan, motivasi, soft skill dan pengalaman dibidang sains dan penelitian. 7. Kepada guru-guruku di SMAN 1 Kutacane: Pak Saniman S.Pd, Pak
berjasa mengajar dan membimbing penulis. Terima kasih atas bimbingan, ilmu dan motivasi, hingga penulis dapat menjalani perkuliahan dengan baik.
8. Kepada para seniorku di Fisika: bang Riki Effendi yang telah memberikan arahan kepada penulis selama bekuliah di Jurusan Fisika, bang Indra Gunawan atas semangat dan motivasi bisnisnya, bang Maizal, bang Hiras,dll.
9. Kepada sahabat-sahabat dan teman-temanku seperjuangan di Fisika: Zikri, Ali, Russell, Tirto, Ilham, Dimas, Udin, Fauzi, Bambang, Fahmi, Ulva, Putri, Dhina, Dea, Dyana, Heni, Togar, Trisno dan William serta semua teman-teman IMF angkatan 2011 yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas bantuan dan dukungan kalian baik secara langsung maupun tidak langsung.
10.Kepada para juniorku: Adin, Iqbal, Irfanul, Fiqhi, Roby, Rudi, Zega, dll atas doanya.
11.Kepada EINS Family: Ara, Dedi, Zepri, Guslihan dan kepada sahabat-sahabatku Brothersolv: Amir, Dedi, Riki, Nano dan Aradi atas doa dan kebersamaan kita selama ini dalam baik suka maupun duka.
12.Kepada teman-teman Tanoto Scholars Association Medan: Deden, bang Pratama, bang Uji Syahputra, dan kepada Tanoto Scholars Indonesia, khususnya teman-teman seperjuangan semasa magang di RAPP Riau: Satri UNRI, Jodi ITB, Resky ITB, Taufik ITB, Silvia UI, Dida UGM, dll. 13.Kepada Bapak/Ibu dosen dan asisten Laboratorium Material Test
Politeknik Teknologi Kimia Industri (PTKI) Medan atas kesediaan waktu dan tempat melakukan penelitian di Laboratorium.
14.Kepada Pak Hendriyono AUTO 2000 SM Raja, atas kesempatannya melakukan uji emisi di bengkel Toyota AUTO 2000, Medan.
15.Bapak Kepala Laboratorium Fisika Material Universitas Negeri Medan atas kesediaan waktu dan tempatnya untuk menguji sampel.
Akhir kata, saya mohon maaf apabila ada kehilafan dan kekurangan selama ini. Semoga semua ilmu yang kita peroleh bermanfaat dan menjadi bekal di kehidupan kelak di akhirat. Aamiin.
PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KERAMIK BERPORI YANG DIAPLIKASIKAN SEBAGAI FILTER EMISI GAS BUANG PADA
SEPEDA MOTOR BERBAHAN BAKAR PREMIUM ABSTRAK
Telah dibuat keramik berpori berbasis kaolin, feldspar, karbon aktif dan debu vulkanik Gunung Sinabung sebagai agregat. Metode yang digunakan adalah dye pressing dengan variasi agregat dari 0% hingga 20% dari massa total sampel. Pembuatan sampel dilakukan dengan tahap pengayakan bahan 100 mesh dan pencampuran bahan hingga homogen selama 15 menit, pencetakan sampel dengan penekanan 5 ton dan pembakaran pada suhu 1100oC dan ditahan selama 4 jam. Karakteristik keramik berpori yang telah diuji yaitu susut massa 17,84-23,22 %; susut bakar 0,98-16,46 %; densitas 1,28-1,73 gr/cm3; porositas 35,27-40,88 %; kuat tekan 1,69-1,92 Mpa; kekerasan 167,67-410,31 MPa; diameter pori 3-5 μm. Besar absorbsi emisi gas buang yaitu 19,67-69,47 % CO; 14,34-62,79 % HC dan pertambahan 2,77-26,14 % O2; 23,91-58,58 % CO2. Besarnya absorbsi gas CO,
HC dan bertambahnya konsentrasi O2 dan CO2 mengindikasikan filter yang telah
dibuat berfungsi sebagai katalis konverter.
THE CREATION AND CHARACTERISATION OF POROUS CERAMIC WHICH WAS APPLIED AS EMISSION OUTPUT GAS FILTER AT
MOTORCYCLE BASED PREMIUM FUEL
ABSTRACT
Porous ceramic had been made based on kaolin, feldspar, activated carbon and volcanic fly ash of Mount Sinabung as aggregates by using dye pressing methods with aggregate’s varies from 0% to 20% of the total mass of the sample. Sample preparation was done by sieving stage 100 mesh material and mixing the ingredients for 15 minutes until homogeneous and utilized with an emphatic 5 tons and combustion temperature up to 1100OC and also held for 4 hours. Characteristics of porous ceramic which had been tested, those are mass shrinkage from 17.84 to 23.22%; combustion shrinkage from 0.98 to 16.46%; density 1.28 to 1.73 g/cm3; porosity from 35.27 to 40.88%; compressive strength from 1.69 to 1.92 MPa; hardness from 167.67 to 410.31 MPa; pore diameter 3-5 μm. The amount of gas emissions exhaust that is the absorption of CO from 19.67 to 69.47% ; the absorption of HC from 14.34 to 62.79% and the increasingof O2
from 2.77 to 26.14%; the increasingof CO223.91 to 58.58%. The amount of CO
and HC gas absorptionand the increasing concentrations of O2 and CO2 indicate
that filters had been madehas functioned as a catalyst converter.
DAFTAR ISI
Daftar Lampiran xi
BAB 1 Pendahuluan 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 2
1.3 Batasan Masalah 3
1.4 Tujuan Penelitian 3
1.5 Manfaat Penelitian 3
1.6 Sistematika Penulisan 4
BAB 2 Tinjauan Pustaka 5
2.1 Pencemaran Udara 5
2.1.1 Sumber Pencemaran Udara 6 2.1.2 Komponen Pencemaran Udara 6 2.1.2.1 Karbon Monoksida 7
2.1.2.2 Nitrogen Oksida 8
2.1.2.3 Belerang Oksida 8
2.1.2.4 Hidrokarbon 9
2.1.2.5 Partikel 10
2.2 Kendaraan Bermotor 10
2.2.1 Jenis Kendaraan Bermotor 11
2.3 Bahan Bakar Minyak 12
2.3 Debu Vulkanik 15
2.3.1 Pembentukan Debu Vulkanik 17
2.4 Gunung Sinabung 16
2.5 Keramik 17
2.6 Bahan Keramik 17
2.6.1 Jenis Bahan Keramik 17
2.6.1.1 Kaolin 17
2.6.1.3 Clay (Tanah Liat) 22
2.6.1.4 Kuarsa 25
2.7 Keramik Berpori 26
2.7.1 Klasifikasi Keramik Berpori 26 2.7.2 Karakteristik Keramik Berpori 29
2.8 Karbon Aktif 29
BAB 3 Metodologi Penelitian 37
3.1 Tempat Penelitian 37
3.2 Peralatan dan Bahan 37
3.2.1 Peralatan 37
3.2.2 Bahan 38
3.3 Prosedur Penelitian 38
3.3.1 Pengolahan Bahan Baku Keramik Berpori 38 3.3.1.1 Pengolahan Debu Vulkanik Gunung Sinabung 38
3.3.1.2 Pembutiran Bahan 38
3.3.2 Pencampuran Bahan 39
3.3.3 Pencetakan Sampel 39
3.3.4 Pengeringan Sampel 39
3.3.5 Pembakaran Sampel 39
3.3.6 Pendinginan Sampel 39
3.3.7 Karakteisaasi 40
3.4 Diagram Alir 40
4.8Uji Absorbsi Gas Buang 49 4.9Hasil Uji Analisis SEM-EDX 53
4.10Hasil Uji Analisis XRD 55
Bab 5. Kesimpulan dan Saran 57
5.1Kesimpulan 57
5.2Saran 57
Daftar Pustaka 58
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
2.1 Pengaruh Konsentrasi COHb Dalam Darah Terhadap 7 2.2 Pengaruh Kadar SO2 Terhadap Kesehatan 9
2.3 Jumlah Kendaraan Bermotor Tahun 2004 – 2013 di Kota Medan 11 2.4 Perkembangan Jumlah Kendaraan Berdasarkan Jenis 11 2.5 Persentasi Pencemar Udara Dari Sumber Tranportasi 12 2.6 Spesifikasi Kaolin Untuk Keramik 19 2.7 Komposisi Kimia dan Sifat Fisik Feldspar 21
2.8 SNI No. 1145-1984 22
2.9 Komposisi Kimia Lempung 23
2.10 Standar Kualitas Karbon Aktif SNI 06-3730-1995 30 3.1 Persentase Bahan yang Digunakan 38 4.1 Hasil Pengukuran Susut Massa 42 4.2 Hasil Pengukuran Susut Bakar 43
4.3 Hasil Pengukuran Densitas 44
4.4 Hasil Pengukuran Porositas 45 4.5 Hasil Pengkuran Kuat Tekan 46 4.6 Hasil Pengukuran Kekerasan 47 4.7 Hasil Pengukuran Emisi Tanpa Sampel Filter 49 4.8 Hasil Pengukuran Emisi Dengan Sampel Filter 50
4.9 Pertambahan Gas O2 51
4.10 Pertambahan Gas CO2 51
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
2.1 Gunung Sinabung (Dokumen Pribadi) 16
2.2 Keramik Honeycomb 27
2.3 Keramik Foam 27
2.4 Difraksi Sinar-X 34
3.1 Diagram Alir Penelitian 41
4.1 Grafik Susut Massa-Debu Vulkanik Gunung Sinabung 42 4.2 Grafik Susut Volum-Debu Vulkanik Gunung Sinabung 44 4.3 Grafik Densitas-Debu Vulkanik Gunung Sinabung 45 4.4 Grafik Porositas-Debu Vulkanik Gunung Sinabung 46 4.5 Grafik Kuat Tekan-Debu Vulkanik Gunung Sinabung 47 4.6 Grafik Kekerasan-Debu Vulkanik Gunung Sinabung 48 4.7 Mikrostruktur Debu Vulkanik Gunung Sinabung 49 4.8 Grafik Absorbsi – Persentase Debu Vulkanik Gunung Sinabung 50 4.9 Grafik O2 – Debu Vulkanik Gunung Sinabung 51
4.10 Grafik CO2 – Debu Vulkanik Gunung Sinabung 52
