5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Polusi Sektor Transportasi

Seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk dan alat transportasi

kendaraan bermotor menghasilkan polusi dan gas berbahaya lainya seperti

Karbon Monoksida (CO), Hidrocarbon (HC), Nitrogen Oksida (NOx) dan

Sulfur Dioksida (SO2), untuk mengurangi tingkat emisi tersebut bisa

dilakukan dengan cara pemasangan Catalytic Converter yang bertujuan

mengurangi kadar emisi gas buang beracun hasil pembakaran bahan bakar

dan diharapkan mampu meningkatkan performa dari mesin itu sendiri.

Sektor transportasi merupakan sektor yang memegang peranan penting

dalam kontribusi bahan-bahan pencemar ke udara. Dari tabel 2.1 dapat di lihat

bahwa transportasi memegang proporsi paling besar dalam masalah polutan

yaitu sebesar 88,3 juta ton/tahun dibandingan dengan sumber polutan lainnya,

sedangkan proporsi gas pencemar terbesar adalah gas CO yaitu sebesar 69,1

juta ton/tahun.

Tabel 2.1 Sumber-sumber polusi udara

Sumber : (Peavy, 1985)

SUMBER 106 ton / tahun

CO Partikulat SOx HC Nox

Transportasi 69.1 1.4 0.9 7.8 9.1

Pembakaran bahan bakar 2.1 1.4 19.0 0.3 10.6

Proses industri 5.8 3.7 3.8 10.8 0.7

Pembuangan limbah padat 2.2 0.4 0.0 0.6 0.1

Pembakaran Alami 6.2 0.9 0.0 2.4 0.2

6

Dari penelitian sebelumnya, Pengujian emisi dilakukan oleh saudara Nurul

Arifin dengan menggunakan engine stand sepeda motor SUZUKI Satria FU150 CC

sistem pembakaran karburator, dengan pengujian emisi menggunakan katalis

berbahan pelat kuningan berlubang didapatkan hasil data sebagai berikut :

Tabel 2.2 Prosentase Emisi dan Prosentase Penurunan Emisi

HC (ppm) CO (%) CO2 (%) O2 (%)

85,10 75,704 73,45 63,51 Prosentase Emisi

14,89 24,29 26,54 36,49 Prosentase Penurunan Emisi

Hasil prosentase emisi pengujian emisi menggunakan katalis berbahan pelat

kuningan berlubang didapatkan hasil emisi yaitu :

• Penggunaan katalis plat kuningan berlubang dapat menurunkan kadar

emisi HC sebesar 14,89 ppm dari prosentase sebesar 85,10 ppm.

• Pada emisi CO dapat berkurang sebanyak 24,29% dari prosentase emisi

sebesar 73,45 %.

• Emisi pada CO2 menurun sebesar 26,54 % dari prosentase sebanyak

73,45%. (Nurul Arifin,2015)

7

2.2 Proses Terbentuknya Gas Buang

2.2.1 CO (Carbon Monoksida)

Gas Carbon Monoksida dihasilkan dari proses pembakaran yang tidak

sempurna karena pencampuran bahan bakar dan udara yang terlalu kaya.

Boleh dikatakan bahwa terbentuknya CO sangat tergantung dari

perbandingan bahan bakar yang masuk dalam ruang bakar. Menurut teori

bila terdapat oksigen yang melebihi perbandingan campuran ideal (teori)

campuran menjadi terlalu kurus maka tidak akan terbentuk CO. Tetapi

kenyataannya CO juga terjadi dan dihasilkan pada saat kondisi campuran

terlalu kurus. Berikut proses terjadinya CO :

2C + O2 → 2CO

2CO + O2 →CO2

Akan tetapi reaksi ini sangat lambat dan tidak dapat merubah seluruh

sisa CO menjadi CO2 (Swisscontact,2000).

Apabila unsur oksigen udara tidak cukup, maka pembakaran disebut

tidak sempurna sehingga karbon didalam bahan bakar terbakar dengan

proses sebagai berikut : C + ½ O2 → CO

Emisi CO dari kendaraan banyak di pengaruhi oleh perbandingan

campuran udara dengan bahan bakar yang masuk ke ruang bakar (AFR).

Jadi untuk mengurangi CO, Perbandingan campuran harus dikurangi atau

dibuat kurus. Karakteristik Karbon Monoksida (CO) merupakan polutan

yang tidak berwarna dan tidak berbau. Karbon Monoksida merupakan racun

apabila CO bercampur dengan oksigen dan terhirup oleh manusia, maka CO

8

akan beraksi dengan Hemoglobin (HB) yang menyebabkan kemampuan

darah untuk mentransfer oksigen menjadi berkurang.

2.2.2 HC (Hidrocarbon)

Sumber emisi HC dapat dibagi menjadi dua bagian, sebagai berikut :

1. Bahan bakar yang tidak terbakar dan keluar menjadi gas mentah.

2. Bahan bakar terpecah karena reaksi panas berubah menjadi gugusan HC

lain yang keluar bersama gas buang : C8CH18 → H + C + H

Sebab utama timbulnya HC, sebagai berikut :

1. Sekitar dinding-dinding ruang bakar bertemperatur rendah, dimana

temperatur itu tidak mampu melakukan pembakaran.

2. Missing (missifire)

3. Adanya overlaping katup (kedua katup bersama-sama terbuka)

sehingga merupakan gas pembilas/pembersih

Karakteristik HC

a) Hidrokarbon jenuh (paraffin). Hidrokarbon jenuh umumnya tidak

berbau, mengandung efek narkotik dan menyebabkan iritasi ringan

pada selaput lendir.

b) Hidrokarbon tak jenuh (Oflens, Acetylenes). Hidrokarbon tak jenuh

umumnya agak berbau dan terkadang menyebabkan iritasi ringan pada

selaput lendir.

c) Hidrokarbon beraroma. Hidrokarbon jenis ini berbau, dapat meracuni

urat syaraf, pada konsumsi rendah menyebabkan iritasi pada mata dan

hidung (Bosch 1988:307)

9

2.2.3 NOx (Nitrogen Oksida)

Nitrogen Oksida (NOx) dihasilkan senyawa nitrogen dan oksida yang

terkandung di udara dari campuran udara bahan bakar. Kedua unsur tersebut

bersenyawa jika temperature didalam ruang bakar 1.800 °C. 95% dari NOx

yang terdapat pada gas buangan berupa nitric oxide (NO) yang terbentuk

didalam ruang bakar, dengan reaksi kimia berikut :

→ N2 + O2 → 2NO

Nitric oxide ini selanjutnya bereaksi dengan oxigen di udara

membentuk nitrogen dioksida (NO2 ). Dalam kondisi normal, nitrogen (N2)

akan stabil berada diudara atmosfer sebesar hampir 80%, namun dalam

keadaan temperature tinggi (diatas sekitar 1.800 °C) dan pada konsentrasi

oksigen yang tinggi, maka nitrogen bereaksi dengan oksigen membentuk

(NO). Pada kondisi ini maka konsentrasi NOx justru akan semakin besar

pada proses pembakaran yang sempurna.

2.3 Catalytic Converter

2.3.1 Pengertian Catalytic Converter

Catalytic Converter merupakan salah satu alternatif teknologi yang

dapat digunakan untuk menurunkan polutan dari emisi gas buang kendaraan

bermotor, khususnya untuk motor berbahan bakar bensin (Heisler, 1995).

Catalytic Converter berfungsi untuk mempercepat reaksi oksidasi emisi

hidrokarbon (HC) dan karbon monksida (CO), serta mereduksi nitrogen

oksida (NOx). Tujuan pemasangan Catalytic Converter adalah merubah

polutan-polutan yang berbahaya menjadi polutan yang tidak berbahaya,

seperti karbondioksida (CO2), uap air (H2O) dan nitrogen (N2) melalui

10

reaksi kimia. Pengkonversian polutan-polutan berbahaya tersebut tergambar

pada reaksi sebagai berikut :

1. CO → CO2

2. HC → H2O + CO2

3. NOx → N2 + O2

Pada reaksi nomor 1 dan 2 terjadi reaksi oksidasi (penambahan

oksigen), sedangkan pada reaksi nomor 3 memerlukan pengeluaran oksigen

(reduksi).

Catalytic Converter terdiri atas bahan-bahan yang bersifat katalis

yaitu bahan yang bisa mempercepat terjadinya reaksi kimia yang tidak

mempengaruhi keadaan akhir kesetimbangan reaksi dan komposisi kimia

katalis tersebut tidak berubah. Bahan dasar dari catalytic converter adalah

logam katalis. Logam katalis yang biasa di gunakan adalah Platinum (Pt)

dan Rhodium (Rh). Alasan pemilihan bahan ini karena Platinum

mempunyai keaktifan yang tinggi selama proses oksidasi karbon monoksida

(CO) dan hidrokarbon (HC), sedangkan Rhodium sangat aktif selama proses

reduksi nitrogen oksida (NOx).

Temperatur gas buang pada mesin penyalaan cetus (Spark Ignition

Engine) bervariasi antara 300-4000 °C. Umumnya, pengoprasian mesin

penyalaan cetus pada perbandingan campuran bahan bakar dan udara (F/A)

antara 0,9-1,2. Namun, terkadang pada kondisi campuran sedikit atau

campuran banyak yang menyebabkan terbentuknya CO, HC, dan NOx.

Untuk diketahui bahwa oksidasi HC pada fase tanpa katalis

dibutuhkan waktu oksidasi lebih 50m/s dan temperatur lebih dari 6000 °C.

11

Untuk oksidasi CO dibutuhkan temperatur lebih besar dari 7000 °C

(Heywood, 1988:616). Sedangkan pada proses oksidasi CO dan HC serta

reduksi NOx dengan katalis pada saluran gas buang dapat terjadi pada

temperatur yang lebih rendah, yaitu mulai 3000 °C (Heisler, 1995:698).

Sedangkan pada proses oksidasi CO dan HC serta reduksi NOx dengan

katalis pada saluran gas buang dapat terjadi pada temperatur yang lebih

rendah, yaitu mulai 3000 °C (Heisler, 1995:698).

Penempatan Catalytic Converter dapat di lihat pada gambar 2.1 yaitu

di tempatkan setelah emisi keluar dari ruang bakar kemudian terbuang

melalui manifold knalpot kemudian gas buang masuk melalui saluran

pembuangan dan melewati Catalytic Converter, setelah itu masuk ke mufler

sampai akhirnya emisi keluar melalui ujung exhaust knalpot.

Gambar 2.1. Posisi penempatan Catalytic Converter.

12

2.3.2 Jenis-jenis Catalytic Converter

Adapun jenis catalytic converter yang sudah ada adalah sebagai

berikut :

1. Catalytic Converter Oksidasi

Catalytik Converter oksidasi atau single bed oxidation catalytic

converter dapat di lihat pada gambar 2.2 dimana katalis beroperasi

pada keadaan udara berlebih mengubah HC dan CO menjadi H2O dan

CO2. Namun catalytic converter ini tidak memberikan pegaruh

terhadap NOx.

Gambar 2.2. Single Bed Oxidation

Sumber : (Schafer F, 1995)

2. Catalytic Converter Dua Jalan

Sistem ini terdiri dari dua sistem katalis yang dipasang segaris.

Dimana gas buang pertama mengalir melalui catalytic reduksi dan

kemudian catalytic oksidasi. Sistem yang pertama (Bagian Depan)

merupakan katalis reduksi yang berfugsi untuk menurunkan emisi

NOx. Sedangkan sistem yang kedua (Bagian Belakang) merupakan

katalis oksidasi yang dapat menurunkan emisi HC dan CO. Namun,

sistem ini tidak dapat optimal dalam mengonversikan gas NOx.

13

Terdapat dua sistem katalis yang terpasang segaris, terdapat

reaksi sebagai berikut :

a) Oksidasi karbon monoksida menjadi karbon dioksida :

2CO + O2 → 2CO2

b) Oksidasi senyawa hidrokarbon (yang tidak terbakar /

terbakar parsial) menjadi karbon dioksida dan air :

CxH2x + 2 + [(3X+1)/2]O2 → xCO2 + (x+1) H2O

Dapat dilihat pada gambar 2.3 Konverter jenis ini secara luas

dipakai pada mesin diesel untuk mengurangi senyawa hidrokarbon

dan karbon monoksida.

Gambar 2.3. Dual Bed Oxidation

Sumber : (Schafer F, 1995)

3. Catalytic Converter Tiga Jalan

Sistem ini dirancang untuk mengurangi gas-gas polutan, seperti CO,

HC, NOx yang keluar dari sistem gas buang dengan cara

mengubahnya melalui reaksi kimia menjadi CO2, Uap air (H2O), dan

Nitrogen (N2). Terdapat tiga reaksi simultan, terdapat reaksi sebagai

berikut :

14

a) Reaksi reduksi nitrogen oksida menjadi nitrogen

dan oksigen :

2NOx → xO2 + N2

b) Reaksi oksidasi karbon monoksida mejadi karbon dioksida :

2CO + O2 → 2CO2

c) Reaksi oksidasi senyawa hidrokarbon yang tidak terbakar

menjadi karbon dioksida dan air : CxH2x+2 + [(3x+1)/2]O2 +

(x+1) H2O Ketiga reaksi ini berlangsung paling efesien ketika

campura udara bahan bakar (air to fuel ratio) mendekati ideal

(stoikiometri) yaitu antara 14,6 – 14,8 berbanding 1. Oleh

karena itu, CC sulit diaplikasikan pada mesin yang masih

meggunakan karburator untuk pemasukan bahan bakar. CC

paling ideal digunakan dengan mesin yang telah menggunakan

closed loop feedback fuel injection dapat di lihat pada gambar

2.4 berikut ini.

Gambar 2.4. Single Bed Three Way

Sumber : (Schafer F, 1995)

2.3.3 Cara Kerja Catalytic Converter

Catalytic converter membantu mengurangi kadar emisi gas

buang, biasanya dengan menggunakan 2 macam katalis dari logam yang

15

berbeda yang berfungsi sebagai reduction catalyst dan oksidation

catalyst.

Reduction catalyst adalah langkah pertama converter yang

kebanyakan menggunakan platina dan rodhium untuk membantu

mengurangi emisi atau pancaran NOx, ketika sebuah molekul NO atau

NO2 melewati katalisator out, katalisator menyobek atom zat lemas

tersebut keluar dari molekul dan setelah itu membebaskan oksigen (O2).

Atom zat lemas mengikat atom zat lemas yang lain membentuk N2.

Contoh : 2NO → N2 + O2 atau 2NO2 → N2 + 2O2

Oksidasi adalah langkah yang kedua converter yang mengurangi

atau mengoksidasi hidrokarbon yang tidak terbakar pada proses

pembakaran zat tersebut di atas dengan platina atau rodhium sebagai

katalisator. Katalisator ini membantu menuntaskan gas sisa reaksi CO

dan hidrokarbon menjadi oksigen.

Contoh : 2CO2 + O2 → 2CO2

Langkah ketiga adalah suatu sistem kendali dengan ECU

(Electrical Control Unit) yang memonitori dan memberi informasi untuk

mengendalikan sistem injeksi bahan bakar kedalam ruang bakar.

2.4 Katalis

2.4.1 Pengertian Katalis

Wilhelm Oswald pada tahun 1895 memberikan definisi katalis sebagai

suatu zat yang mempengaruhi kecepatan reaksi tetapi tidak di konsumsi

dalam reaksi dan tidak mempengaruhi kesetimbangan pada akhir reaksi.

Sifat-sifat katalis adalah sebagai berikut :

16

1. Komposisi kimia katalis tidak berubah pada akhir reaksi.

2. Katalis yang di perlukan dalam suatu reaksi sangat sedikit.

3. Katalis tidak mempengaruhi keadaan akhir suatu

kesetimbangan reaksi.

Katalis tidak memuai suatu reaksi tetapi mempengaruhi laju reaksi.

Secara umum, kenaikan konsentrasi katalisator juga menaikkan kecepatan

reaksi. Katalisator juga menurunkan tenaga aktivasi hingga meyebabkan

kecepatan reaksi meningkat.

Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan, yaitu :

1. Katalis Homogeneous (katalis pada phase yang sama)

Katalis ini tertuju pada proses dengan sedikitnya satu reaktan dalam

larutan yang bersifat sebagai katalis. Sebagai contoh kehomogenan

katalis adalah proses industri Oxo untuk membuat isobntil-aldehyde

normal. Reaktan terdiri propylene, karbon monoksida, dan hidrogen

sedangkan kobalt kompleks fase cair sebagai katalisnya.

2. Katalis Heterogeneous (katalis pada phase berbeda, biasanya gas

pada solid)

Katalis ini terdiri lebih dari satu phase, umumnya phase katalisnya

adalah padat sedangkan reaktan dan produk adalah phase cair atau gas.

Sebagai contoh adalah pada pembuatan benzene umumnya di produksi

dari dehidrogenerasi (dehydrogeneration) ikloheksana (diperoleh dari

petroleum kotor) dengan menggunakan katalis platinum-on-alumina.

17

Dengan kedua tipe katalis ini, yang paling sering di gunakan adalah

katalisis heterogen. Pemisahan dengan cara sederhana maupun lengkap

campuran produk fluida dari katalis padat sangat menarik secara

ekonomi, khususnya karena bayak katalis harganya mahal dan

penggunaan yang berulang-ulang. Reaksi katalitik heterogen terjadi pada

atau sangat dekat denga interface cair-padat.

Beberapa katalis ternama yang pernah dikembangkan diantaranya :

1. Katalis Ziegler-natta yang di gunakan untuk produksi masal

polietilen dan polipropilen.

2. Proses Haber untuk sintesis anomiak, yang menggunakan besi

biasa sebagai katalis.

3. Converter Katalitik yang dapat menghancurkan produk

samping knalpot yang paling bandel.

Penggunaan katalis (Catalytic Converter) merupakan teknologi yang

mampu merubah zat-zat pembakaran seperti, Hidrokarbon (HC), Karbon

Monoksida (CO), dan NOx, menjadi zat yang ramah lingkungan, seperti

carbon dioksida (CO2) dan uap air (H2O) yang relatif aman terhadap

lingkungan Umumnya Catalytic Converter yang di pakai saat ini adalah

tipe pelet dan monolitik dengan katalis berbahan logam mahal dan jarang

yaitu Palladium, platinum, radium.

2.4.2 Energi Aktifasi dan Katalis

Pada teori tabrakan, reaksi terjadi degan cara tabrakan antara

molekul ion dari reaktan. Pada temperatur biasa molekul tidak memiliki

cukup energi dan oleh karena itu tabrakan yang terjadi tidak efektif. Akan

18

tetapi apabila temperatur dari sistem naik, energi kinetik dari molekul

meningkat. “sejumlah energi minimum yang di butuhkan utnuk terjadinya

reaksi diketahui sebagai energi aktivasi”. Katalis tersebut menurunkan

energi aktifasi dari reaksi dengan menyediakan jalan baru.

2.4.3 Kecepatan Reaksi Untuk Reaksi Katalis Heterogen

Proses katalis heterogen terdiri dari satu fase, yang mana pada

umumnya fase katalisnya padat sedangkan reaktan dan produk adalah fase

cair dan gas. Ketika reaksi katalis heterogen terjadi, beberapa proses kimia

harus mendapatkan tempat pada urutan yang tepat. Holigen, waston dan

yang lainnya telah menemukan tahapan yang terjadi pada skala mulkuler

dalam cara-cara berikut ini :

1. Transfer massa reaktan dari bagian utama fluida ke permukaan luar

yang kasar dari partikel katalis.

2. Difusi molekul atau aliran kondusen reaktan dari permukaan luar

partikel ke struktur pori bagian dalam.

3. Penyerapan kimia sekurang-kurangnya satu reaktan pada permukaan

katalis.

4. Reaksi pada permukaan yang mana dapat meliputi dari permukaan

katalis.

5. Desorpsi (secara kimia) spesies terabsorpsi dari permukaan katalis.

6. Transfer produk dari pori-pori katalis di bagian dalam permukaan

luar yang kasar dari katalis oleh difusi molekul normal dan difusi

kondusen.

19

2.5 Substrac

Di dalam Catalytic Converter terdapat substrac yang merupakan bahan

dasar dari konstruksinya yang nantinya dengan washcoat. Ada 3 jenis substrac

yaitu : Ceramic pellet, ceramic honeycomb (monolith) dan metallic

honeycomb.

2.5.1 Ceramic Pellet

Ceramic pellet terbuat dari lapisan keramik magnesium-alumunium

silikat yang tahan terhadap abrasi pada suhu tinggi sekitar 1000 °C dapat

dilihat pada gambar 2.5 berikut :

Gambar 2.5. Catalytic Converter Ceramic Pellet

Sumber : (Heisler, 1995)

2.5.2 Ceramic Honeycomb

Ceramic honeycomb memiliki bahan yang sama dengan ceramic pellet

dan bentuknya seperti sarag lebah. Dapat dilihat pada gambar 2.6 adalah

Struktur dari model ini lebih mudah pecah karena dipasang flexibel wire

mesh subtrat di antara casing honeycomb. Pemasangan ini berguna untuk

melindungi honeycomb dari expansi panas thermal dan gangguan dari luar

yang dapat merusak bentuk dari honeycomb itu sendiri.

20

Gambar 2.6. Catalytic Converter Ceramic Honeycomb

Sumber : (Heisler, 1995)

2.5.3 Metallic Honeycomb

Pada model metallic hoeycomb mempunyai bentuk spiral yang berguna

dalam menyediakan persebaran ekspansi thermal yang membuatnya lebih

tahan lama. Dapat dilihat pada gambar 2.7 Catalytic ini terbuat dari bahan

alumina berpori (Al2O3).

Gambar 2.7. Catalytic Converter Metallic Honeycomb

Sumber : (Heisler, 1995)

2.6 Material Katalis

Bahan katalis bentuk padatan digunakan secara luas karena murah,

mudah dipisahkan dari reaktan serta sangat mudah beradaptasi dengan

berbagai reaktor. Umumnya katalis padat digunakan dalam bentuk berpori

dalam suatu cetakan. Beberapa jenis katalis padatan antara lain adalah katalis

21

oksida logam, katalis logam dan alloy, katalis organologam serta katalis asam

atau basa. (Green, 1997).

Oksida logam transisi dan campurannya serta logam mulia diketahui

berfungsi sebagai bahan katalis untuk mempercepat reaksi oksidasi karbon

monoksida (Bielannski, 1991).

Bahan katalis dari logam mulia memiliki beberapa kekurangan maupun

kelebihan. Kelebihannya terletak pada tingkat pada tingkat aktivitasnya yang

sangat tinggi. Kekurangannya yaitu harga yang mahal, ketersediannya sedikit

di alam, volatilitasya tinggi, membentuk padatan tersinter pada suhu 500 °C

serta waktu hidupnya singkat. Oksida logam lebih banyak digunakan sebagai

bahan katalis karena ketersediaannya besar di alam, murah serta waktu

hidupnya lama walaupun aktivitasya lebih redah dibandingkan bahan logam

mulia (Rosyidah, 1998).

Oksida logam yang di gunakan untuk Catalytic Converter diantaranya

adalah oksida tembaga (Cu). Tembaga sebagai katalis karena memiliki

aktivitas dan selektivitas yang tinggi untuk reaksi oksidasi reduksi. Tingkat

oksidasi tembaga berubah secara termodinamik antara CuO, Cu2O dan Cu.

Perbedaan dalam adsorpsi oksigen oleh spesies pada tingkat oksidasi

tersebut merupakan penyebab tingginya aktivitas dan selektivitas katalis

tembaga (Nagase, et ai, 1999).

2.6.1 Tembaga

Adapun penggunaan Tembaga (Cu) sebagai pengganti bahan katalis

berdasarkan beberapa faktor yaitu : material ini mudah didapatkan di

22

pasaran, dengan harga relatif murah, memiliki sifat mampu bentuk, tahan

terhadap panas tinggi dan mempunyai ketahanan korositas.

(Tata Surdia, 1985).

Tembaga adalah suatu unsur kimia dari tabel periodik yang memiliki

lambang Cu dan nomor atom 29, lambangnya berasal dari bahasa latin

cuprum. Tembaga merupakan koduktor panas dan listrik yang baik.

Selain itu unsur ini memiliki korosi yang lambat sekali.

Tembaga merupakan logam kemerahan, dengan kekoduksian

elektrik dan kekonduksian haba yang tinggi (antara semua logam-logam

tulen dalam suhu bilik, henya perak mempunyai kekonduksian lebih

tinggi dari padanya). Apabila dioksidakan, tembaga adalah besi lemah,

tembaga memiliki ciri warnanya itu oleh sebab struktur jalurnya, yaitu ia

memantulkan cahaya merah dan jingga meyerap frekuensi-frekuensi lain

dalam spectrum tampak. Bandingkan ciri optik ini dengan ciri optik

perak, emas, dan alumunium.

Tembaga terletak dalam keluarga seperti perak dan emas dalam

jadual berkala, oleh sebab itu ia memiliki sifat-sifat yang serupa dengan

kedua logam tersebut. Kesemuanya memiliki kekondisian elektrik yang

tinggi kesemua adalah logam yang mudah tertempa. Dalam keadaan cair,

suatu permukaan jelas (apabila tiada cahaya sekitar) logam tersebut

terlihat kehijauan begitu juga dengan emas. Perak tidak memiliki sifat

ini, maka ia bukan merupakan warna pelengkap untuk warna pijar jingga.

Apabila tembaga lebur berada dalam keadaan cahaya terang, kita dapat

23

melihat kilau merah jambunya. Logam lebur temaga tidak membasahkan

permukaan mempunyai tegangan permukaan yang sagat kuat apabila

dituangkan diatas suatu permukaan. Tembaga tidak larut dalam air

(H2O), iso propanol, dan isoprophyl alkohol, Contoh :

HC + Cu → HCu

Cu + NOx → Cu

Cu + Co → Cu(CO3)2

2.6.2 Kuningan

Kuningan merupakan logam paduan antara tembaga (Cu) dan seng

(Zn). Perbandingan antara tembaga dan seng beragam, tergantung

dengan karakteristik kuningan yang ingin dihasilkan. Namun, umumnya

kadar tembaga antara 60-90% dari massa total. Kuningan banyak

digunakan sebagai dekorasi karena memiliki warna yang cerah seperti

emas. Selain itu kuningan juga banyak digunakan sebagai bahan dalam

membuat alat-alat rumah tangga dan alat musik seperti terompet dan snar

drum. kandungan tembaga dalam kuningan mampu membunuh bakteri

seperti Staphylococcus aureus, E.coli, dan Pseudomonas aeruginosa

dalam waktu beberapa menit hingga beberapa jam setelah menempel.

Tembaga ini dapat membunuh mikroorganisme tersebut dengan

beberapa mekanisme, antara lain: merusak struktur membran sel bakteri

sehingga bakteri dapat mati, menganggu keseimbangan ion dalam

bakteri, mengganggu tekanan osmosis, dan membentuk senyawa

hidrogen peroksida (H2O2) pada membran bakteri.

24

2.7 Desain Katalis Model Jaring Laba-laba

Penggunaan bentuk dalam desain pada katalis merupakan hal yang pasti

terjadi, karena tidak mungkin menciptakan sebuah desain tanpa meggunakan

sekurang-kurangnya satu bentuk. Bentuk sebagai salah satu elemen dalam

desain akan membantu desainer untuk mengkomunikasikan atas fungsi atas

kegunaannya dalam teknologi.

Bentuk jaring laba-laba yang rapat dan bersifat perekat ini diaplikasikan

pada desain catalytic coverter dengan tujuan agar pertikel gas buang dapat

tersaring pada jaring katalis. Sehingga pada proses reduksi pergerakan aliran

panas dapat dilepaskan dengan baik dan Catalytic Converter mampu bekerja

dengan maksimal.

2.8 Perbandingan udara dengan bahan bakar (A/F) atau AFR

Dalam teori stoichiometric menyatakan, untuk membakar 1 gram bensin

dengan sempurna dibutuhkan 14,7 gram udara. Dengan kata lain perbandingan

campuran ideal adalah 14,7 : 1 AFR ( Air Fuel Ratio).

Pada alat uji emisi yang menggunakan istilah AFR, ketika dilakukan

pengujian emisi dapat menampilkan angka yang berbeda, dimana :

• AFR = 14,7 berarti campuran ideal

• AFR > 14,7 berarti campuran kurus / miskin

• AFR < 14,7 berarti campuran gemuk / kaya

• Lamda (λ)

25

Untuk menyatakan perbandingann antar teori dan kondisi nyata suatu

campuran bahan bakar dan udara dinyatakan dengan Lamda

(Swisscontact,2000). Secara sederhana dapat dituliskan sebagai berikut.

λ = Jumlah udara sesugguhnya

Teori Stoichiometric

Jika jumlah udara sesungguhnya 14,7 gram maka :

λ = 14,7

14,7∶1 = 1

Artinya : λ = 1 berarti campuran ideal

λ > 1 berarti campuran kurus

Asumsi teori pembakaran sempurna adalah :

C12H26 + 18,5 O2 → 12CO2 + 13 H2O

Tabel 2.3 Pengaruh A/F pada daya, bahan bakar dan emisi

(Sumber : Nevers, 1995)

2.9 Reaksi Pembakaran

Proses pembakaran akan terjadi jika unsur – unsur bahan bakar teroksidasi.

Proses ini akan menghasilkan panas sehingga akan disebut sebagai proses

oksidasi eksotermis. Jika oksigen yang dibutuhkan untuk proses pembakaran

diperoleh dari udara, dimana terdiri dari 21% oksigen dan 78% nitrogen, maka

reaksi stoikiometrik pembakaran hidrokarbon murni CmHn dapat ditulis

dengan persamaan:

CmHn + n ( O2 + 3,76 N2 ) → a CO2 + b H2O + 3,76n N2

Persamaan ini disederhanakan karena cukup sulit untuk memuaskan

proses pembakaran yang sempurna dengan rasio ekivalen yang tepat dari udara.

Parameter A/F > 14,7 A/F = 14,7 A/F < 14,7

Daya

Konsumsi bahan bakar

CO

HC

NOx

Kecil

Terbaik

Rendah

Rendah

Tinggi

Rata – rata

Rata – rata

Medium

Medium

Medium

Tertinggi

Tertinggi

Tinggi

Tinggi

Rendah

26

Jika terjadi pembakaran tidak sempurna, maka hasil persamaan di atas CO2 dan

H2O. Juga sering berbentuk hidrokarbon tak jenuh, formaldehida dan bisa saja

didapat karbon.

Pada temperatur yang sangat tinggi gas – gas yang tak sederhana dan

molekul – molekul dari gas dasar akan terpecah menjadi atom – atom yang

membutuhkan panas dan menyebabkan kenaikan temperatur. Reaksi akan

bersifat endotermik dan disosiasi tergantung pada temperatur dan waktu kontak

( Taufiq, FT UI, 2008 ).

Tabel 2.4 Standart Emisi Gas Buang

Euro Standart Implementation

Date

CO

(g/km)

THC

(g/km)

NMHC

(g/km)

NOx

(g/km)

HC=NOx

(g/km)

PM

(g/km)

Diesel

Euro I July 1993 2.72 - - - 0.97 0.14

Euro II January 1997 1.00 - - - 0.70 0.08

Euro III January 2001 0.64 - - 0.50 0.56 0.05

Euro IV January 2006 0.50 - - 0.25 0.30 0.025

Euro V September 2010 0.500 - - 0.180 0.230 0.005

Euro VI September 2015 0.500 - - 0.080 0.170 0.005

Petrol

Euro I July 1993 2.72 - - - 0.97 -

Euro II January 1997 2.20 - - - 0.50 -

Euro III January 2001 2.30 0.20 - 0.15 - -

Euro IV January 2006 1.00 0.10 - 0.08 - -

Euro V September 2010 1.000 0.100 0.068 0.060 - 0.005**

Euro VI September 2015 0.100 0.100 0.068 0.060 - 0.005**

(Sumber : EU emissions standarts)