1
POTENSI KARBON AKTIF SEKAM PADI SEBAGAI PENYERAP EMISI GAS CO PADA KENDARAAN SEPEDA MOTOR MENGGUNAKAN PEM-9004
Jurusan Kimia, Fakultas MIPA UNHAS Makassar Rusdianto, Abd. Wahid Wahab, Maming
ABSTRAK
Sepeda motor merupakan penyumbang polusi udara terbesar di Indonesia yaitu mencapai 70 - 80%. Emisi yang dihasilkan oleh kendaraan bermotor akan mencemari lingkungan dan sangat berbahaya bagi kesehatan manusia, salah satunya adalah gas karbon monoksida (CO). Gas CO bersifat sangat beracun dan bisa mengakibatkan kematian. Pengujian emisi gas CO dilakukan terhadap beberapa sepeda motor dari keluaran tahun 2007-2011 menggunakan alat PEM - 9004. Hasil pengukuran kadar emisi gas CO pada sepeda motor tahun 2007-2011 berurut-turut sebesar 1,135%, 0,831%; 0,626%; 0,547% dan 0,339%. Data tersebut menunjukkan bahwa semakin tua usia mesin maka semakin besar pula kadar emisi gas CO yang dihasilkan. Penggunaan karbon aktif sekam padi mampu mengurangi emisi gas CO sebesar 10,81%.
Kata Kunci: sepeda motor, emisi CO, karbon aktif, PEM-9004.
1. PENDAHULUAN
Kendaraan bermotor dengan jenis dan merk yang berbeda mengalami peningkatan jumlah di tiap tahunnya. Peningkatan ini disebabkan semakin tingginya aktivitas masyarakat yang sangat membutuhkan sarana transportasi untuk kelancaran aktivitas mereka. Seiring meningkatnya jumlah kendaraan bermotor mengakibatkan semakin menurunnya kualitas udara. Gas buang yang ditimbulkan dari kendaraan bermotor tersebut menimbulkan polusi udara sebesar 70 - 80%, sedangkan pencemaran udara akibat industri hanya 20 - 30% saja (Budihardjo, 1991).
Emisi gas dari kendaraan bermotor dapat menimbulkan dampak yang buruk bagi lingkungan dan kesehatan manusia. Gas-gas beracun dari jutaan knalpot setiap harinya menimbulkan masalah karena berdampak pada penurunan kualitas udara yang dapat mengakibatkan berbagai penyakit kronis bila dihirup oleh manusia, kerusakan jaringan
tumbuhan, dan makhluk hidup lainnya (Arisma, 2010).
Gas buang yang dihasilkan dari sisa pembakaran pada sepeda motor terdiri dari berbagai macam gas, ada yang beracun dan ada juga yang tidak beracun. Gas yang beracun seperti CO, HC (hidrokarbon) dan NOx. Diantara gas yang beracun tersebut, CO memiliki persentase yang paling besar yaitu 60%. Gas CO tidak berwarna, serta tidak berbau sehingga sulit diketahui. Gas CO yang berpengaruh bagi kesehatan makhluk hidup perlu mendapat kajian khusus, karena gas CO hasil pembakaran bersifat racun bagi manusia, dapat menimbulkan rasa sakit pada mata, gangguan saluran pernafasan, dan paru-paru. Gas CO ini merupakan salah satu sebab utama keracunan gas yang paling umum bagi kesehatan manusia (Arisma, 2010).
Agar kadar emisi gas buang CO yang keluar dari knalpot dapat memenuhi standar baku mutu, maka dilakukan upaya pengendalian
2 antara lain dengan cara modifikasi mesin
pembakar, pengembangan reaktor sistem pembuangan gas buang. Upaya pengendalian emisi CO yang lain dan inovatif yakni subtitusi bahan bakar untuk bensin, penambahan glass wool, arang aktif, air atau bahan-bahan lain yang berfungsi sebagai adsorben gas CO (Daryanto, 1995).
Seperti yang telah dilakukan oleh Maryanto dkk. (2009) bahwa penambahan karbon aktif pada sistem pembuangan dapat menurunkan kadar emisi CO pada kendaraan bermotor. Pemanfaatan karbon aktif komersial (CAC) sebagai adsorben masih terbatas karena biaya produksi yang cukup mahal. Oleh karena itu, banyak penelitian dewasa ini yang mulai melirik pembuatan karbon aktif dari bahan alam sebagai biosorben salah satunya sekam padi. Cahyonugroho (2007) telah melaporkan sekam padi dapat dimanfaatkan sebagai adsorben dalam proses adsorpsi warna limbah tekstil denga reagen tawas. Sekam padi juga menunjukkan hasil yang baik sebagai adsorben pada proses adsorpsi logam timbal (Pb) (Sembodo, 2006), ion logam tembaga(II) (Cu2+) (Ngatijo dkk., 2011), metilen biru dan eosin (Zakir dkk., 2011), limbah yang mengandung fenol dan turunannya (Yuliati, 2009), dan Gas NOx dengan campuran Cu-NaA dan NaA (Riesthandie dan Muwarni, 2010).
Sekam padi merupakan salah satu limbah pertanian yang sangat berpotensi dimanfaatkan sebagai biosorben sebab Indonesia merupakan negara agraris menghasilkan limbah pertanian
berupa sekam sebesar 22% setiap tahunnya (Nasution, 2006; Wilder, 2010). Di Sulawesi Selatan, proses produksi gabah kering giling lebih dari 678.080 ton setiap tahunnya (Hamzah dkk., 2009). Namun, pemanfaatan biosorben karbon yang dibuat dari limbah pertanian, termasuk sekam padi, umumnya memiliki beberapa kelemahan seperti kapasitas adsorpsi relatif rendah, luas permukaan kecil, struktur mikropori terbatas, dan jalur difusi adsorbat (zat pencemar) ke dalam partikel padat (partikel adsorben) yang panjang (Milenkovic dkk., 2009; Aggarwal dkk., 1999). Oleh karena itu dalam penelitian ini memanfaatkan sekam padi sebagai bahan pembuatan arang aktif untuk mengurangi kadar emisi gas CO pada kendaraan bermotor roda dua dalam mengatasi masalah pencemaran udara akibat emisi gas.
2. METODE PENELITIAN
2.1 Pembuatan karbon dari sekam padi
Sekam padi yang sudah bersih dan kering dipanaskan dalam tungku pada suhu 400 oC selama 2 jam sampai terbentuk karbon.
2.2 Aktivasi karbon menggunakan larutan ZnCl2
Karbon direndam dalam larutan ZnCl2 selama 1 hari. Konsentrasi larutan ZnCl2 adalah sebesar 10% (b/v). Karbon kemudian disaring dan dicuci sampai bersih dengan akuades hingga pH hasil cucian netral (pH = 7). Karbon aktif kemudian dimasukkan kedalam cawan porselin dan dipanaskan dalam muffle furnace pada suhu 400 oC selama 2 jam.
3
2.3 Pembuatan Pelet Karbon Aktif
Karbon aktif 100 gram dicampurkan dengan amilum bubuk 15 gram kemudian ditambahkan 100 mL akuades dan diaduk hingga tercampur rata. Campuran ini kemudian dibuat pelet menggunakan alat pressing technology. Pelet karbon aktif yang telah jadi kemudian
dikeringkan dalam oven pada suhu 80 oC selama 2 jam.
2.4 Pembuatan Tabung Adsorbsi
Pipa paralon dengan diameter 5 cm dipotong dengan panjang 20 cm, seperti yang terlihat pada Gambar 1. Kemudian tabung yang telah jadi diisi dengan pelet karbon aktif.
3.4 Pengukuran Emisi Gas Kendaraan
Kendaraan yang akan diukur ditempatkan pada posisi datar. Dinyalakan dan dinaikkan (akselerasi) putaran mesin hingga mencapai 1.900 rpm sampai dengan 2.100 rpm kemudian tahan selama 60 detik dan selanjutnya kembalikan pada kondisi idle. Dilakukan pengukuran pada kondisi idle dengan putaran mesin 800 rpm sampai dengan 1400 rpm atau
sesuai rekomendasi manufaktur. Dimasukkan probe alat uji Portable Emissions Analyser (PEM-9004) ke pipa gas buang (knalpot) tunggu 20 detik dan dilakukan pengambilan data konsentrasi gas yang terukur pada alat uji.
Selanjutnya tabung adsorbsi yang berisi karbon aktif disambungkan dengan knalpot kendaraan kemudian dilakukan pengukuran seperti langkah diatas.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Penentuan Kadar Emisi Gas Kendaraan Sepeda Motor
Tabel 1. Hasil pengukuran kadar emisi gas CO pada sepeda motor dengan PEM-9004 No Tahun Awal Pemakaian Konsentrasi CO (%) Rata- rata (%)
1 2007 1,066 1,161 1,179 1,135
2 2008 0,740 0,858 0,896 0,831
3 2009 0,608 0,622 0,649 0,626
4 2010 0,538 0,549 0,555 0,547
5 2011 0,318 0,342 0,357 0,339
4 Diagram 1. Hasil pengukuran kadar emisi gas CO pada sepeda motor dengan PEM-9004
Berdasarkan data hasil pengukuran kadar emisi gas CO pada sepeda motor dari tahun pemakaian 2007-2011 dengan menggunakan PEM-9004 (Tabel 1) diperoleh kadar CO minimum 0,339% dari emisi gas sepeda motor dengan pemakaian di tahun 2011, sedangkan kadar emisi CO maksimum diperoleh pada sepeda motor tahun 2007 yaitu sebesar 1,135%.
Dari diagram 1 mempelihatkan bahwa semakin lama masa pakai kendaraan sepeda motor maka semakin tinggi kadar emisi gas CO yang dihasilkan. Hal ini disebabkan adanya sebagian bahan bakar yang tidak terbakar yang ikut keluar bersama gas buang. Masa pakai terkait dengan umur material komponen-komponen mesin sepeda motor terutama komponen yang berperan dalam proses pembakaran yang mengalami kerusakan atau penurunan unjuk kerja. Semakin tua umur sepeda motor maka komponen- komponen mesin (yang berperan penting pada proses pembakaran) telah banyak mengalami keausan. Tahun kelima
dari masa pakai merupakan tahun kritis bagi komponen-komponen mesin dari sebuah sepeda motor, sehingga pada tahun kelima umumnya semua komponen tersebut harus diservis karena operasinya tidak optimal lagi. Disamping itu, semakin banyak kotoran-kotoran yang menempel pada saringan udara sehingga udara tidak lancar masuk ke karburator (Sayoga, 2001).
3.2 Penentuan Potensi Karbon Aktif Sekam Padi untuk mengurangi Kadar Emisi Gas CO pada Kendaraan Sepeda Motor
Adsorpsi gas CO dengan adsorben karbon aktif yang berasal dari limbah sekam padi dapat dilihat dengan pengukuran gas. Pengukuran gas dilakukan dengan melewatkan emisi gas kendaraan sepeda motor pada adsorben karbon aktif sebanyak 25 gram. Daya adsorpsi gas CO karbon aktif sekam padi dapat dilihat dengan membandingkan hasil pengukuran emisi gas CO tanpa adsorben. 1.135 0.831 0.626 0.547 0.339 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 2007 2008 2009 2010 2011 K on se nt ra si C O ( % )
5 Hasil uji karbon aktif dari limbah sekam
padi sebagai adsorben gas CO pada sistem pembakaran kendaraan sepeda motor dengan
perlakuan aktivasi kimia ZnCl2 dapat dilihat pada Tabel 2 berikut:
Tabel 2. Hasil Pengukuran Kadar Emisi Gas Buang CO dengan Penambahan Arang Aktif Sekam Padi Pada Kendaraan Motor menggunakan PEM-9004.
Kendaraan Motor Pengukuran tanpa karbon aktif (%) Pengkuran dengan karbon aktif (%) Penurunan Emisi (%) I 1,377 1,234 0,143 II 1,396 1,238 0,158 III 1,443 1,288 0,155
Diagram 2. Hasil Pengukuran Kadar Emisi Gas CO dengan Penambahan Pelet Arang Aktif Sekam Padi pada Sistem Pembuangan Sepeda Motor menggunakan PEM-9004.
Berdasarkan data di Tabel 2 dan Diagram 2, hasil pengukuran emisi gas (I), konsentrasi kadar emisi gas CO sebelum penambahan karbon aktif sebesar 1,377%, sedangkan setelah penambahan dengan arang aktif diperoleh hasil sebesar 1,234%. Dengan demikian pemakaian arang aktif menyebabkan penurunan sebesar 0,143% atau dengan persentase penurunan rata – rata sebesar 10,38%. Pada pengukuran emisi gas
(II), konsentrasi kadar emisi gas CO sebelum penambahan sebesar 1,396%, sedangkan setelah diadakan penambahan dengan arang aktif diperoleh hasil sebesar 1,238%. Dengan demikian pemakaian arang aktif menyebabkan penurunan sebesar 0,158% atau dengan persentase penurunan rata – rata sebesar 11,32%. Pada pengukuran emisi gas (III), konsentrasi kadar emisi gas CO sebelum penambahan 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1.377 1.396 1.443 1.234 1.238 1.288 K on se n tr as i C O ( %) I
Pengukuran tanpa karbon aktif
Pengkuran dengan karbon aktif
6 sebesar 1,443%, sedangkan setelah diadakan
penambahan dengan arang aktif diperoleh hasil sebesar 1,288%. Dengan demikian pemakaian arang aktif menyebabkan penurunan sebesar 0,155% atau dengan persentase penurunan rata – rata sebesar 10,74%.
Dari ketiga hasil pengukuran tersebut diperoleh bahwa karbon aktif sekam padi sebanyak 25 gram mampu mengurangi kadar emisi gas CO dari kendaraan sepeda motor sebesar 10,81%. Meskipun kendaraan sepeda motor yang diuji kadar emisinya masih di bawah ambang batas sesuai dengan peraturan kementrian lingkungan hidup tahun 2006 sebesar 4,5%. Namun penambahan arang aktif pada sistem pembakaran kendaraan bermotor dapat dijadikan salah satu altenatif dalam mengurangi tingkat pencemaran gas CO yang diakibatkan oleh kendaraan sehingga kualitas udara menjadi lebih baik.
4. KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan terhadap sepeda motor dengan tahun pemakaian 2007-2011 diperoleh hasil berurut-turut sebesar 1,135%, 0,831%; 0,626%; 0,547% dan 0,339%, maka dapat disimpulkan bahwa semakin tua umur mesin kendaraan sepeda motor semakin besar pula kadar emisi gas CO yang dihasilkan. Karbon sekam padi sebanyak 25 gram yang telah diaktivasi memiliki potensi untuk menyerap emisi gas CO kendaraan sepeda motor sebasar 10,81%.
4.2 Saran
Untuk penelitian selanjutnya disarankan: 1. Melakukan penelitian menggunakan karbon
sekam padi tanpa diaktivasi untuk mengurangi kadar emisi gas pada kendaraan sepeda motor sebagai perbandingan.
2. Melakukan penelitian menggunakan karbon aktif dari bahan lain untuk mengurangi kadar emisi gas pada kendaraan sepeda motor sebagai perbandingan.
3. Melakukan penelitian tentang waktu optimum (batas kejenuhan) karbon aktif untuk menyerap emisi gas buang.
DAFTAR PUSTAKA
Aggarwal, D., Goyal, M., dan Bansal, R.C., 1999, Adsorption of Chromium by Activated Carbon from Aqueous Solution, Carbon, 37, (1); 1989-1997. Arisma, D., 2010, Pengaruh Penambahan
Reheater pada Knalpot terhadap Emisi Gas Buang CO Sepeda Motor Yamaha
Jupiter Z Tahun 2004, Fakultas
Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Budiraharjo, H., 1991, Pencemaran Udara di
DKI Jakarta Paru, Jakarta.
Cahyonugroho, O.H., 2007, Kinetika Adsorpsi WarnaLimbah Tekstil dengan Abu Sekam Padi Menggunakan Reagen Tawas, Jurnal Teknik Kimia, 1, (2); 59-64.
Daryanto, 1995, Masalah Pencemaran, Transito, Bandung.
Hamzah, N., Nuzul, M., dan Musa, L., 2009, Pemanfaatan Sekam Padi sebagai Briket
7 Bahan Bakar pada Rumah Tangga,
Jurnal Teknologi, 9, (1); 37-45.
Kementrian Lingkungan Hidup, 2006, Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2006 Tentang Ambang Batas Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Lama.
Maryanto, D., Mulasari, S. A., dan Suryani, D., 2009, Penurunan Kadar Emisi Gas Buang Karbon Monoksida (CO) dengan Penambahan Arang Aktif pada Kendaraan Bermotor di Yogyakarta, Jurnal Kesehatan Masyarakat, 3, (3); 162-232.
Milenkovic, D.D., Dasic, P.V., dan Veljkovic, V.B., 2009, Ultrasound-assisted adsorption of copper(II) ions on hazelnut shell activated carbon, Ultrason. Sonochem, 16, (2); 557-563.
Nasution, D.Y., 2006, Pengaruh Ukuran Partikel dan Berat Abu Sekam Padi sebagai Bahan Pengisi Terhadap Sifat Kuat Sobek, Kekerasan dan Ketahanan Abrasi Kompon, Jurnal Sains Kimia, 10, (2); 86-91.
Ngatijo, Faried, F., dan Lestari, I., 2011, Pemanfaatan Abu Sekam Padi (ASP) Payo dari Kerinci sebagai Sumber Silika dan Aplikasinya dalam Ekstraksi Fasa Padat Ion Tembaga (II), Jurnal Penelitian Universitas Jambi Seri Sains,
13 (2) : 47-52.
Riesthandie, dan Murwani, I.K., 2010, Pemanfaatan Cu-NaA dan NaA dengan
prekursor SiO2 dari sekam padi untuk adsorpsi gas NOx, Prosiding Kimia FMIPA-ITS, SK-06.
Sembodo, B.S.T., 2006, Model Kinetika Langmuir untuk Adsorpsi Timbal pada Abu Sekam Padi, Ekuilibrium, 5, (1); 28– 33.
Teledyne Analytical Instruments, 2008, Operating Instructions For PEM-9004 Portable Emissions Analyzer.
Wilder, O., 2010, Sekam Padi sebagai Sumber
Energi Alternatif, (Online),
(http://layong.blog.binusian.org/2010/08/0
4/sekam-padi-sebagai-sumber-energi-alternatif, diakses tanggal 17 Oktober 2013).
Yuliati, F., 2009, Kajian Produksi Arang Aktif dari Sekam Padi untuk Pengolahan Air Limbah Industri, Makalah disajikan pada Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia, Program Studi Teknik Kimia Jurusan Teknologi Industri ITB, Bandung, Oktober.
Yuliati, F., dan Susanto, H., 2011, Kajian Pemanfaatan Arang Sekam Padi Aktif sebagai Pengolah Air Limbah Gasifikasi, Jurnal Teknik Kimia Indonesia, 10, (1); 9–17.
Zakir, M., Maming, dan Achmad, A., 2011, Adsorption of Methylene Blue and Eosin on Rice Husk Based Activated Carbon, Indo. Chem. Acta.,4, (2); 1-6.
