PENGGUNAAN ARANG CANGKANG KELAPA SAWIT DAN MgO UNTUK BAHAN BAKU PEMBUATAN KERAMIK BERPORI YANG DIGUNAKAN SEBAGAI FILTER GAS BUANG KENDARAAN BERBAHAN BAKAR BENSIN

(1)

PENGGUNAAN ARANG CANGKANG KELAPA SAWIT DAN MgO UNTUK BAHAN BAKU PEMBUATAN KERAMIK BERPORI

YANG DIGUNAKAN SEBAGAI FILTER GAS BUANG KENDARAAN BERBAHAN BAKAR BENSIN

TESIS

ERWINSYAH HASIBUAN

107026006/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Fisika pada Program Pascasarjana Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sumatera Utara

OLEH

ERWINSYAH HASIBUAN

107026006/FIS

PROGRAM PASCASARJANA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

PENGGUNAAN ARANG CANGKANG KELAPA SAWIT DAN MgO UNTUK BAHAN BAKU PEMBUATAN KERAMIK BERPORI YANG DIGUNAKAN SEBAGAI FILTER GAS BUANG KENDARAAN BERBAHAN BAKAR BENSIN

PENGESAHAN TESIS

Judul Tesis :

Nama : ERWINSYAH HASIBUAN

Nomor Induk Mahasiswa : 107026006 Program Studi : Magister Fisika

Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Menyetujui Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS Ketua Anggota

Ketua Program Studi Dekan

(4)

Telah diuji pada

Tanggal : 30 Juli 2012

PANITIA PENGUJIAN TESIS

Ketua : Prof Dr. Eddy Marlianto, M.Sc Anggota : 1. Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS

(5)

PERNYATAAN ORISINALITAS

TESIS

Dengan ini saya nyatakan bahwa mengakui semua karya Tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.

Medan, Juli 2012

(6)

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan

di bawah ini :

Nama : Erwinsyah Hasibuan

NIM : 107026006

Program Studi : Magister Ilmu Fisika

Jenis Karya Ilmiah : Tesis

Demi pengembangan Ilmu Pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada

universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non – Exlusif

Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul :

Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan hak bebas Royalti

Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media.

memformat, mengelola dalam bentuk data – base, merawat dan mempublikasi

Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya

sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.

Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan, Juli 2012

ERWINSYAH HASIBUAN

(7)

ABSTRAK

Telah dilakukan pembuatan keramik berpori dengan bahan dasar MgO dan abu cangkang kelapa sawit. Pencampuran abu cangkang kelapa sawit dengan bahan dasar keramik (MgO, clay) dilakukan beberapa variasi berdasarkan % massa bahan antara lain, Clay sebanya 30% setiap sampel, abu cangkang kelapa sawit berbanding dengan bahan dasar keramik MgO adalah 0 : 70, 5 : 65, 10 : 60, 15 : 55, 20 : 50 %. Masing-masing campuran ini diaduk dengan menambah air secukupnya dengan mixer. Setelah homogen dituang ke dalam cetakan dalam bentuk silinder dengan ukuran tinggi 22 cm, diameter luar 4,5 cm dan diameter dalam 2,5 cm, lalu dikeringkan selama 12 hari. Pembakaran dilakukan pada temperatur 1100 0C yang ditahan selama 2 jam, kemudian didinginkan selama 12 jam. Terhadap sampel-sampel uji dilakukan pengujian secara fisis maupun mekanik. Dari pengujian fisis diperoleh Porositas 38,42% - 58,37% Densitas 1,10% – 1,15%, permeabilitas 73,55 Pa - 357,94 Pa, susut massa 24,02% - 30,40%, serta susut volum 4,7% - 6,25%. Sedangkan pengujian mekanik diperoleh kekerasan 121,2 HV – 168,2 HV; kuat tekan 0,85-2,04 MPa; kuat impak 0,18 J/cm3 - 0,33 J/cm3. Pengujian juga dilakukan dengan analisis XRD untuk mengetahui komposisi senyawa kimia, dan diperoleh dari yang paling dominan

yaitu : Magnesium Oxide, maka dilakukan pengujian emisi gas buang dengan

peralatan “ Analyzer Gas” , ternyata penggunaan filter memberikan pengaruh

yang sangat besar untuk mengurangi pencemaran udara. Pengurangan tersebut

mencapai 1,55% - 4,64% CO ; 0,63% – 1,81% CO2; 18,21% – 21,97% HC;

70,20% - 72,73% O2.

(8)

ABSTRACT

The fabrication of cordierite ceramic has been done by using the basic material of MgO and palm shell ash. The mixture of the raw material of ceramic (MgO, clay) is in mass percentage. The ingredients are arranged in the packages of the MgO and palm shell using the ratio of 0 : 70, 5 : 65, 10 : 60, 15 : 55, 20 : 50. Then 30% sample mass of clay is added to each sample. Each of the sample mixture is stirred in an adequate water by mixer. After the stirring is homogeneous, it is poured into the mold of 22 cm of height, 4.5 cm of outer diameter and 2.5 cm of inner diameter, then allowed to dry in 12 days. After the drying process, the samples is heated until 1100 °C and hold in 2 hours as well as cooled in 12 hours. Then the samples are tested both in physically and mechanically. From the physical testing is found that pores percentages of 38,42% - 58,37%, density of 1,10% – 1,15%, permeabilities of 73,55 Pa - 357,94 Pa, mass shrinkages of 24,02% - 30,40%, and burning shrinkages of 4,7% - 6,25%, while the mechanical testing results in the hardness of 121,2 HV – 168,2 HV, pressure strength of 0,85

MPa - 2,04 MPa and impact strength of 0,18-0,33 J/cm3. The testing of samples

is also done by XRD diffract-meter in order to obtain the dominant chemical composition of Magnesium Oxide and tested by gas analyser when used in vehicle exhausted gas system. The using of the filter give the great amount of influences in air polution. The absorption of filter usage give the decreasing of emission of

1,55% - 4,64% CO ; 0,63% – 1,81% CO2; 18,21% – 21,97% HC, and the

increasing of 70,20% - 72,73% O2.

(9)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur dipersembahkan kehadirat Allah SWT atas segala

limpahan rahmad dan karunia-Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan.

Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah diucapkan terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada :

Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM &

H, M.Sc (CTM) Sp.A(K). atas kesempatan yang diberikan untuk mengikuti dan

menyelesaikan pendidikan Program Magister Sains.

Dekan FMIPA, Dr. Sutarman, M.Sc atas kesempatan yang diberikan

menjadi mahasiswa program Magister Sains pada program pascasarjana FMIPA

Universitas Sumatera Utara.

Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika, Dr. Nasruddin, MN,M.Eng.Sc,

Sekretaris Program Studi Ilmu Fisika, Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS beserta

seluruh staf edukatif dan administratif pada Program Studi Magister Ilmu Fisika

Program Pascasarjana Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sumatera Utara.

Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya

diberikan kepada Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc selaku Pembimbing Utama

yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan motivasi, bimbangan dan

arahan, demikian juga kepada Dr Anwar Dharma Sembiring, MS, selaku

Pembimbing Lapangan yang dengan penuh kesabaran menuntun dan

membimbing hingga selesainya penelitian ini.

Kepada Ayahanda Kamaruddin Hasibuan, Ibunda tercinta Nurdiah M,

abanganda Ardiansyah Hasibuan, SP; Budiansyah Hasibuan, S.Si, kakanda Irna

Ifdiana Hasibuan, S.Ag, ST; Imna Ikhfa Hasibuan, SH, adinda Drg. Fahmi Diani

Hasibuan; Ifda Sari Hasibuan, ST, Ipar Maymunah, SE; Yudi, Tris, M. Fadil Nst,

ST, kekasihku Dini Wariastuti, S.Pd yang penuh sabar dan pengertian, motivasi

dan dukungan serta do’a yang tulus.

Teman satu tim Sudarwis, Hairus Abdullah, Ayu Andriani, semua teman

(10)

kasih atas segala dukungan dan motivasi yang diberikan hingga selesai pendidikan

ini, kebaikan ini tidak dapat dibalas hanya serahkan kepada Allah SWT.

Sekali lagi terima kasih atas do’a dan dorongan kalian semua. Semoga

kebanggaan ini, juga menjadi kebanggaan kalian semua.

Semoga kita diberikan taufiq, hidayah, dan inayah-Nya dalam

memanfaatkan segala ciptaan-Nya bagi kesejahteraan umat manusia.

Amin Ya Rabbal Alamin.

Medan, Juli 2012

Erwinsyah Hasibuan

(11)

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama Lengkap Berikut Gelar : Erwinsyah Hasibuan, ST

Tempat dan Tanggal Lahir : Sei Silau, 21 April 1979

Alamat Rumah : Jl. Karya Tani Gg. Berkah No 15 Medan

No HP : 081361678097

E-mail :

Instansi Tempat Bekerja : SMA Panca Budi Medan

Alamat Kantor : Jl. Gatot Subroto KM. 4,5 Medan

DATA PENDIDIKAN

SD : SD Negeri 010105 Tamat : 1991

SMP : MTsS Islamiyah Urung Pane Tamat : 1994

SMA : MAN 1 Medan Tamat : 1997

Strata-1 : Teknik Elektro USU Tamat : 2007

Strata-2 : Program Studi Ilmu Fisika Program

(12)

(13)

2.6 Tanah Liat (Clay) ... 12

2.7 Desain dan Struktur Katalis ... 13

2.7.1 Komponen-Komponen Katalis ... 14

(14)

3.1.1 Tempat Penelitian ... 25

4.1 Porositas, Densitas, dan Permiabilitas ... 33

(15)

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 46

5.1 Kesimpulan ... 46

5.2 Saran ... 47

(16)

DAFTAR TABEL

Tabel Judul Halaman

2.1 Karakteristik Fisis MgO ……….. 10

2.2 Klasifikasi komponen aktif berdasarkan sifat konduktifitas listriknya 15

3.1 Perbandingan Bahan ... 26

4.1 Hasil pengukuran porositas, densitas, dan permiabilitas... 33

4.2 Hasil Pengujian Kekerasan... 36

4.3 Hasil Pengujian Kuat Tekan ... 37

4.4 Hasil Pengujian Kuat Impak ... 38

4.5 Hasil Pengukuran Susut Massa ... 39

4.6 Hasil pengukuran Susut Bakar ... 40

4.7 Hasil pengujian absorbsi gas buang tanpa filter ... 41

(17)

DAFTAR GAMBAR

(18)

(19)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Judul Halaman

A Perhitungan menentukan porositas ... L-1

B Perhitungan menentukan densitas ... L-2

C Perhitungan menentukan Permeabilitas ... L-3

D Perhitungan menentukan kuat tekan ... L-4

E Perhitungan menentukan kuat impak ... L-5

F Perhitungan menentukan Susut Massa dan tabel hasil perhitungan ... L-6

G Perhitungan menentukan Susut Bakar dan tabel hasil perhitungan ... L-7

H Data Hasil Pengujian Absorbsi ... L-8

I Print Out hasil Uji Emisi ... L-10

J Hasil Uji XRD ... L-13