BAB I PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Pada masa sekarang kecenderungan pemakaian bahan bakar sangat tinggi sedangkan sumber bahan bakar minyak bumi yang di pakai saat ini semakin menipis. Oleh karena itu, perlu adanya bahan alternatif yang dapat digunakan sebagai pengganti minyak bumi (Dyah Tri Retno, dan Wasir Nuri, 2011). Salah satu bentuk energi alternatif yang saat ini menjadi perhatian besar pada banyak Negara, terutama di Negara maju adalah hidrogen. Hidrogen diproyeksikan oleh banyak Negara akan menjadi bahan bakar masa depan yang lebih ramah lingkungan dan lebih efisien (Sebastian, O., dan Sitorus, T.B., 2013). Gas hidrogen hasil elektrolisis air dapat digunakan untuk bahan bakar tambahan sehingga penggunaan bahan bakar fosil diharapkan dapat dikurangi.
Elektrolisis air adalah peristiwa penguraian senyawa air (H2O) menjadi oksigen (O2) dan hidrogen gas (H2) dengan menggunakan arus listrik yang melalui air tersebut. Gas hidrogen dan oksigen yang dihasilkan dari reaksi ini
membentuk gelembung pada elektrode dan dapat dikumpulkan. Prinsip ini kemudian dimanfaatkan untuk menghasilkan hidrogen dan hidrogen peroksida (H2O2) yang dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan hidrogen (Spiegel, Colleen., 2008). Hasil dari elektrolisa air bukan hanya menghasilkan gas hidrogen, namun juga menghasilkan uap air yang dapat mengganggu dalam proses pembakaran kendaraan karena uap air akan mengambil panas di ruang bakar, yang menyebabkan pembakaran tidak sempurna (Johan, A., 2012). Salah satu upaya yang dilakukan untuk memaksimalkan hasil dari eletrolisa berupa gas hidrogen dan oksigen adalah dengan membuat filter uap air.
Tapanuli Utara. Di daerah ini banyak terdapat cadangan sumber zeolit alam Pahae sekitar ± 6.000.000 ton yang kurang dimanfaatkan dengan baik (DisTam PopSu, 2004).
Pada umumnya zeolit alam masih mengandung pengotor-pengotor organik dan anorganik yang menutupi porinya, sehingga untuk meningkatkan kemampuan daya serap zeolit alam harus dilakukan aktivasi terlebih dahulu (Khairinal dan Trisunaryanti, 2000). Zeolit alam yang telah diaktivasi dan dimodifikasi memiliki pori-pori yang terbuka lebih banyak sehingga luas permukaan pori-pori bertambah
dan dapat dipergunakan sebagai adsorben (Wahono, S.K, dkk., 2010). Dalam penelitian ini, zeolit alam diaktivasi (kimia dan fisika) dan zeolit dimodifikasi dengan penambahan kulit kakao dan clay.
Kedua bahan tersebut dipilih karena kulit kakao merupakan produk berlimpah dari perkebunan kakao di Indonesia yang merupakan limbah dari buah kakao. Pemanfaatan limbah kulit buah kakao memiliki potensi besar untuk produksi pektin. Struktur komponen pektin banyak mengandung gugus aktif, sehingga pektin dapat digunakan sebagai salah satu sumber biosorben (Wong et al., 2008), sedangkan clay (lempung) merupakan konstituen penting didalam
tanah yang berperan sebagai perangkap alami polutan-polutan yang mengalir bersama air dipermukaan atau di dalam tanah melalui peristiwa adsorpsi atau pertukaran ion. Keunggulan lempung sebagai adsorben ditunjang pula oleh sifat-sifat yang dimilikinya antara lain luas permukaan spesifik yang tinggi, stabil secara kimia dan mekanik, struktur permukaan yang bervariasi, kapasitas pertukaran ion yang tinggi (Bhattacharyya and Gupta, 2006).
Penelitian mengenai pemanfaatan zeolit alam sebagai adsorben telah banyak dilakukan meliputi penelitian Kurniasari, L (2010) proses pengeringan dengan sistem adsorpsi terbukti mampu meningkatkan efisiensi energi serta menghindari pemakaian suhu tinggi yang dapat menyebabkan kerusakan pada produk.
menyebabkan timbulnya rongga atau porositas yang ditandai dengan timbulnya fase terang dengan porositas terbesar pada konsentrasi H2SO4 6%, dimana makin besar tingkat porositasnya, maka zeolit memiliki keaktifan yang semakin baik untuk adsorpsi.
Penelitian Lasryza, A. dan Sawitri, D. (2012) Fly ash dengan ukuran butir 325 mesh hasil XRF sebelum aktivasi menunjukkan kandungan unsur Si 9,3% dan Al 1,8% dan hasil karakterisasi XRD menunjukkan perubahan kandungan mineral setelah aktivasi fisis tidak signifikan dibandingkan setelah aktivasi kimia. Setelah
dilakukan uji adsorpsi didapatkan bahwa adsorben yang paling optimum dalam menyerap gas buang CO adalah adsorben yang telah diaktivasi fisis pada suhu 5400C dan diaktivasi kimia dengan NaOH, dengan perbandingan massa antara fly ash : NaOH = 1 : 1,2 dan efisiensi penyerapan maksimum sebesar 19,78%.
Penelitian Yuliusman, dkk. (2010) aktivasi zeolit dengan larutan HF 2% selama 10 menit mampu menurunkan kadar unsur K dari 7.13% menjadi 5,57%, Ca 6,13% menjadi 4.23%, Fe 5.55% menjadi 4.61%, perendaman HCL 6 M selama 30 menit pada suhu 900C mampu menurunkan kadar unsur K 5,57% menjadi 2.42%, Ca 4,23% menjadi 2.43%, Fe 4.61% menjadi 3.69%. Sedangkan proses kalsinasi pada temperatur 5000C tidak memberikan perubahan yang signifikan. Dan hasil aktivasi mampu meningkatkan efesiensi adsorpsi dalam mengadsorp gas CO dari 1,14 % menjadi 6,25 % dan ukuran partikel 50 µm mempunyai daya serap lebih banyak dibandingkan partikel zeolit untuk ukuran 100 µm dan 150 µm.
Siagian, H. (2011) zeolit pahae yang berukuran 200 mesh diaktivasi secara kimia dengan larutan HCL 2 M dan aktivasi fisika pada suhu 6000C selama 2 jam. Zeolit pahae yang telah diaktivasi dicampur dengan arang aktif tongkol jagung. Hasil pengujian menunjukkan penambahan arang aktif cenderung menghasilkan porositas yang semakin tinggi dan daya adsorpsi terhadap kandungan parameter pH air, Mn, F cenderung semakin besar. Sampel terbaik yang digunakan sebagai
Nasution, T.I., et al. (2015) zeolit Pahae dan zeolit Cikalong yang berukuran 200 mesh dan 60 mesh diaktivasi secara kimia dengan larutan KOH 30% selama 3 jam dan diaktivasi fisika pada suhu 3000C selama 2 jam. Hasil pengujian adsorpsi zeolit Pahae dalam bentuk serbuk (200 mesh dan 60 mesh) memiliki daya adsorpsi uap air lebih baik daripada zeolit Cikalong ukuran (200 mesh dan 60 mesh). Zeolit Pahae ukuran 200 mesh memiliki daya adsorpsi uap air tertinggi sebesar 3,569 volt.
Berdasarkan penelitian-penelitian sebelumnya, maka akan dilakukan
penelitian mengenai filter uap air pada kendaraan sepeda motor berbahan bakar bioethanol + hidrogen hasil elektrolisa air dengan menggunakan zeolit alam Pahae yang berasal dari Tapanuli Utara dan diproses dengan aktivasi fisika, clay dari Desa Wonosari Lubuk Pakam Medan sebagai perekat, dan Kulit Kakao sebagai filler yang berasal dari Desa Bangun Sari Baru, Tanjung Morawa Medan.
1.1Rumusan Masalah
Dari latar belakang masalah yang telah diuraikan, maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah
1. Bagaimana sifat fisis (porositas), dan sifat mekanik (kekerasan) dari filter
uap air ?
2. Bagaimana morfologi dan perbandingan rasio Si/Al dari filter uap air
berbasis zeolit alam Pahae modifikasi yang optimum ? 3. Bagaimana daya adsorpsi dan uji life time dari filter uap air ?
1.2Batasan Masalah
Untuk membatasi ruang lingkup yang jelas berdasarkan uraian yang telah dikemukakan pada latar belakang di atas, maka penulis membatasi permasalahan sebagai berikut :
1. Filter komposit dibuat dari bahan zeolit alam Pahae dari Tapanuli Utara,
clay dari Desa Wonosari, Lubuk Pakam Medan, dan kulit kakao dari Desa
Bangun Sari Baru, Tanjung Morawa Medan.
3. Komposisi campuran zeolit alam Pahae : clay : kulit kakao adalah I. 100:0:0 ; II. 95:5:0 ; III. 95:0:5 ; IV. 90:5:5.
4. Suhu aktivasi dimulai dari 7000C, 8000C, dan 9000C.
5. Pengujian rasio Si/Al dari zeolit Pahae dilakukan pada sampel yang memiliki nilai adsorpsi yang terbaik.
6. Pengujian yang dilakukan adalah analisis struktur morfologi-komposisi kimia (SEM-EDX), sifat fisis (porositas), sifat mekanik (kekerasan), uji adsorpsi uap air, dan uji life time.
1.3Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah
1. Untuk mengetahui sifat fisis (porositas), dan sifat mekanik (kekerasan)
dari filter uap air.
2. Untuk mengetahui morfologi dan perbandingan rasio Si/Al dari filter uap
air berbasis zeolit alam Pahae modifikasi yang optimum.
3. Untuk mengetahui daya adsorpsi dan uji life time dari filter uap air.
1.4Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah
1. Memberikan informasi tentang sifat fisis (porositas), sifat mekanik
(kekerasan) dan daya adsorpsi dari filter uap air berbasis zeolit alam Pahae dengan filler kulit kakao.
2. Memberikan informasi tentang morfologi dan perbandingan rasio Si/Al dari filter uap air berbasis zeolit alam Pahae modifikasi yang optimum. 3. Memanfaatkan sumber daya alam khususnya zeolit alam Pahae yang
berasal dari Tapanuli Utara.
