DAFTAR ISI

Katalis dalam Proses Produksi Sumber Energi dan Pembangkitan Energi Subagjo 1

Proses Katalitik Hidrokraking Distilat Berat untuk Pembuatan Bahan Bakar Solar Ramah Lingkungan

A.S. Nasution 10

Perengkahan Berkatalis Unggun Terfluida Katalis dan Perkembangannya Subagjo 17

Produksi Bahan Bakar Cair dari Gas Bumi Menggunakan Katalis Logam-Zsm-5 Didi Dwi Anggoro 26

Penyediaan HidrogenJSyngas Via Steam Reforming dan Metanol Sebagai Bahan Bakar

Praharso 36

Catalysis Role In Solving Future Energy Problems Clean Combustion, Hydrogen, Synthetic Fuels And Fuel Cells

Widodo W. Purwanto 40

Katalis Proses Reformasi Kukus Metanol Sebagai Penyedia Hidrogen Sel Bahan Bakar (Fuel Cell)

Igbn Makertihartha 49

Esterifikasi dan Transesterifikasi Secara Katalitik Untuk Pembuatan Biodiesel Hery Haerudin, Dona Sulistia Kusuma, Teuku Beuna Bardant, Wuryaningsih Sri Rahayu, Roy Heru Trisnamurti 56

Proses Pencairan Batubara Suryo Purwono dan Sholeh Ma 'mun 63

Katalis dan Bahan Penyusunnya dalam Penyediaan Sumber Energi Hery Haerudin 71

Teknologi Katalitik Filter Untuk Menghilangkan Emisi Mated Partikulat dari Kendaraan Bermesin Diesel y " ^

Agus Setiabudi, Achmad Hanafi S, Wuryaningsih S.R 1 81J

Reaktor Katalitik dalam Pengolahan Bahan Bakar Teuku Beuna Bardant, Dona Sulistia Kusuma, Hery Haerudin, Roy Heru Trisnamurti 92

T E K N O L O G I K A T A L I T I K F I L T E R UNTUK M E N G H I L A N G K A N E M I S I M A T E R I P A R T I K U L A T DARI KENDARAAN B E R M E S I N

D I E S E L

Agus Setiabudi1, Achmad Hanafi S2, Wuryaningsih S.R2

'Program Studi Kimia Universitas Pendidikan Indonesia (UPI)

JL Dr. Setiabudi 229 Bandung 40154 Tip/Fax: 022 2000579

E-mail: agus_setiabudi@upi.edu

2Bidang Teknologi Proses dan Katalisis Pusat Penelitian Kimia LIPI, Kawasan Puspiptek Serpong 15314

Tip. 021-7560929, Fax. 021 7560549

Ringkasan

Kendaraan bermesin diesel memiliki karakteristik positif dalam eftsiensi bahan bakar dan biaya perawatan yang relatif murah. Di sisi lain, kadar emisi yang ditimbulkannya, terutama NOx dan materi partikulat (MP), sangat tinggi dan berbahaya bagi kesehatan mamtsia maupun lingkungan. Bagian awal makalah ini membahas karakteristik emisi mesin diesel dan komposisi MP. Reaksi oksidasi karbon sebagai komponen utama MP, dengan dan tanpa menggunakan katalis, dibahas sebagai dasar penerapan teknologi katalitik filter. Pada bagian akhir diuraikan contoh teknologi katalitik filter yang telah dikembangkan dan sedang dalam taraf ujicoba, yaitu teknologi "Continuously Regenerating Trap", PSA-Peugeot-Citroen, dan "Diesel Particulate and NOx Reduction " dari Toyota.

1. Gas Buang dan Standar Emisi Kendaraan Bermesin Diesel

1.1 Komposisi Gas Buang Mesin Diesel

Sejak penemuan mesin diesel oleh Rudolf Diesel pada tahun 1893, mesin diesel telah digunakan dalam berbagai aktivitas manusia. Aplikasinya pada bidang transportasi dapat berupa mesin kendaraan penumpang atau truk. Mesin diesel juga digunakan sebagai sumber tenaga listrik dan hidrolik pada berbagai sektor industri Meluasnya pengguanaan mesin diesel didorong oleh karakteristik-nya yang sangat menarik, yaitu hemat bahan bakar, biaya perawatan yang rendah dan dapat beroperasi pada rentang variasi karakteristik bahan bakar. Penggunaan bahan bakar mesin diesel memiliki eftsiensi sebesar 30-50% lebih tinggi

dibandingkan mesin berbahan bakar bensin berkekuatan sama. Dengan kata lain, mesin diesel mengemisi C O 2 sebesar 30-50% lebih rendah dari mesin bensin pada output tenaga yang sama.

Sangat disayangkan bahwa mesin diesel, sebagaimana halnya dengan mesin bakar yang lain, selalu mengalami proses pembakaran tidak sempurna yang diikuti dengan emisi berbagai polutan yang sangat berbahaya bagi kesehatan manusia. Secara uraura karakteristik gas buang mesin diesel memiliki kadar gas NO dan materi par­tikulat (MP) yang sangat tinggi dibanding kendaraan berbahan bakar gasolin. Jenis dan komposisi polutan, temperatur dan laju alir gas buang kendaraan bermesin diesel dirangkum pada Tabel 1 [1-5].

Berbeda dengan polutan lain yang berfasa gas, MP adalah polutan yang

81

berfasa padat. Komponen utama MP adalah padatan karbon yang memiliki stniktur serupa grafit (soot), senyawa hidrokarbon terserap, sejumlah kecil senyawa sulfat, logam, dan air. Gambar 1

memperlihatkan hasil perbesaran mikro-skop elektronik dari contoh MP mesin diesel dan skema yang merepresentasikan komponen penyusunnya [6-8].

Tabel 1. Komposisi gas buang kendaraan bermesin diesel

CO HC S02 NOx PM Temp. Laju alir saluran gas buang

gas buang (vppm) (vppm) (vppm) (vppm) (g/m3) (K) (m3/h)

Kendaraan 150-1500 20-400 10-150 50-1400 0.01-0.1 373-635 40-50 Penumpang

Trukdan nq nq nq 50-1600 0.05-0.25 373-723 15-125 Kendaraan berat

Gambar 1. Image T E M , skema struktur, dan komposisi materi partikulat

Senyawa hidrokarbon terserap, sulfat, dan air berperan sebagai perekat yang menyebabkan partikel kecil menjadi teraglomerasi. Materi partikulat mesin diesel umumnya mengandung 50-75% unsur karbon. Variasinya sangat ter-gantung pada berbagai faktor seperti umur mesin, jenis bahan bakar, dan sebagainya. Hidrokarbon (HC) pada materi partikulat di antaranya berasal dari bahan bakar yang tidak terbakar dan minyak pelumas dengan jumlah berkisar antara 19-43%. Senyawa hidrokarbon poliaromatis, umumnya mem-bentuk 1% dari MP. Logam dan unsur lain yang berasal dari bahan bakar biasanya berjumlah 1-5% dan teremisikan sebagai ash. Unsur-unsur yang terditeksi pada gas

buang mesin diesel di antaranya barium kalsium klorida, krom tembaga, besi, timbal mangan, nikel pospor, natrium, dan silikon.

1.2 Bahaya Emisi MP Terhadap Lingkungan dan Kesehatan

Nitrogen oxida (NOx) merupakan komponen polusi udara yang menyebabkan terjadinya hujan asam dan kabut fotokimia. Senyawa oksida ini juga dapat menyebab­kan gangguan syaraf dan organ pernafasan. Adapun MP diduga mengandung berbagai senyawa yang dapat menyebabkan kanker saluran pernafasan. Seianjutnya makalah ini hanya akan membahas bahaya MP dan upaya penanganannya.

82

Melihat karakteristik yang telah disampaikan, jelaslah emisi MP ke udara merupakan salah satu penyebab pencemar-an. Bersama-sama dengan pembakaran bio massa, bahan bakar fosil memberi sum-bangan yang besar pada tingginya kadar MP di udara. Pada daerah perkotaan yang penggunaan mesin diesel cukup tinggi, emisi MP dapat merupakan faktor yang dominan [9,10].

Keberadaan MP sebagai polutan memberikan konsekuensi serius bagi kesehatan manusia. Pada dasarnya ber­bagai jenis partikel yang dihirup manusia, selama proses deposisi dalam saluran pernafasan, akan terpilah berdasarkan ukurannya. Partikel besar umumnya ter-deposisi pada saluran pernafasan atas, sedangkan partikel kecil akan masuk ke dalam paru-paru dan tinggal dalam waktu yang sangat panjang. Jika partikel kecil ini terdapat dalam jumlah yang cukup banyak, akan menghasilkan luas permukaan yang lebih banyak dibandingkan partikel besar dari massa yang sama. Karena itu, partikel yang berpotensi toksin akan lebih ber-peluang berinteraksi dengan sel paru-paru [11,12].

MP mesin diesel berukuran < 10 /zm, dikenal dengan sebutan PM10, tidak hanya berpenetrasi ke dalam paru-paru tetapi juga mengandung senyawa organik yang berpotensi menggagu kesehatan manusia. Senyawa hidrokarbon aromatis polinuklir (PAH), benzena teralkilasi, dan PAH teroksigenasi merupakan senyawa-senyawa yang biasanya terdapat pada MP. Beberapa jenis senyawa yang tergolong ke dalam senyawa tersebut telah teridentifi-kasi bersifat karsiogenik dan mutagenik [13,14].

1.3 Stand a r Emisi

Karena potensi bahaya yang dapat ditimbulkannya dan karakteristik emisi MP berupa penampakan polusi yang sangat buruk, di negara-negara maju emisi materi partikulat dibatasi dengan sangat ketat. Regulasi emisi MP telah diberlakukan di berbagai negara di dunia. Sejak tahun 1986 di Jepang, tahun 198.7 di California USA,

dan sejak tahun 1992 di Eropa, kendaraan bermesin diesel diharuskan memenuhi standar emisi yang ditetapkan. Informasi tentang standar emisi yang dimutakhirkan dapat diperoleh misalnya pada literatur [15,16]. Gambar 2 menampilkan standar emisi MP dan NOx yang berlaku di Eropa. Negara-negara ASEAN sepakat untuk mengadopsi regulasi EURO I I pada tahun 2003. Beberapa negara seperti Thailand dan Singapore telah menerapkan aturan ini, sedangkan Indonesia mengadopsi regulasi EURO I I I pada tahun 2005 yang dituangkan dalam peraturan mentri K L H No. 141 tahun 2003 [17].

B. Teknologi Filter MP Mesin Diesel

Untuk memenuhi standar emisi yang diterapkan, strategi yang dapat dilakukan adalah perbaikan teknologi mesin (fuel injection system dsb.), perbaikan kualitas bahan bakar dan penerapan teknologi katalitik filter. Perbaikan teknologi mesin yang dilakukan pabrik pembuat kendaraan disertai dengan perbaikan kualitas bahan bakar telah berhasil menurunkan kadar emisi secara significant. Strategi penurunan kadar emisi sebelum saluran gas buang (primary/in-cylinder measure) ini diperkirakan tidak akan mampu menekan kadar emisi sampai memenuhi standar yang ditetapkan. Karena itu masih tetap diperlukan teknologi after-treatment yang hams diterapkan pada saluran gas buang [18]

• P B1 02 BJ 01 0 , E l

NOx m o w Biandanl <o*«n)

Gambar 2. Regulasi emisi MP dan NOx standar Uni Eropa

83

Emisi hidrokarbon dan CO dapat ditekan dengan mengunakan Diesel Oxida­tion Catalysts (DOC's). Untuk kendaraan bermesin diesel DOC's berbentuk flow-trough monolith berlapis katalis. biasanya berupa oksida logam golongan platinum. Akan tetapi, teknologi ini tidak dapat menekan emisi NOx dan MP. Dengan menggunakan teknologi filter yang dikenal dengan nama wall-flow monolith, emisi MP dapat diturunkan hingga 98% lebih rendah. Skema dari filter ini digambarkan pada Gambar 3. Jenis monolit ini memiliki chanel terbuka dan tertutup secara ber-gantian. Chanel yang terbuka pada suatu sisi memiliki chanel tertutup pada sisi lain [19].

Mekanisme filtrasi MP mesin diesel secara lebih rinci digambarkan secara skematis pada Gambar 4. Pada struktur filter monolit seperti ini, aliran gas buang didorong untuk melewati dinding chanel. Dengan cara ini dinding chanel monolit berperan sebagai filter. Porositas

dinding chanel dapat diatur sedemikian rupa hingga menghasilkan efisiensi filtrasi yang tinggi, tetapi dengan tekanan balik (pressure drop) yang rendah. Jenis mate­rial yang biasa digunakan sebagai bahan pembuat monolit ini adalah keramik cordierite yang memiliki komposisi (2MgO«2Al203-5Si02). Material lain se­perti SiC juga telah banyak diujicoba untuk fungsi yang sama [19].

plugs

Gambar 3. Skema filter wall-flow monolith

a) z

" Bee

~72C

b)

i

c)

Gambar 4. Mekanisme 'filtering' MP pada filter wall-flow monolith

3. Oksidasi Materi Partikulat

3.1 Oksidasi PM tanpa Katalis

Walaupun teknologi filtrasi materi partikulat telah ditemukan dan dapat

menghasilkan efisiensi filtrasi yang tinggi, permasalahan selanjutnya adalah MP akan terakumulasi pada saluran filter. Akumu-lasi MP yang terus menerus pada chanel-chanel filter akan mengakibatkan tekanan

84

balik yang berarti berkurangnya efisiensi pembakaran, dan pada saatnya dapat berakibat pada kerusakan mesin. Oleh karena itu, perlu ditemukan strategi untuk menghilangkan materi partikulat yang terdeposisi dan terkumpul pada saluran filter tersebut. Proses penghilangan MP terakumulasi ini disebut regenerasi filter.

Proses paling penting pada regenerasi filter adalah oksidasi MP yang pada dasarnya adalah oksidasi padatan karbon sebagai komponen utamanya. Kondisi temperatur gas buang yang berkisar antara 100-450 °C dan laju alir gas buang yang sangat tinggi tidak memungkinkan terjadinya reaksi antara karbon dengan oksigen yang berlangsung pada temperatur > 500°C [20]:

c + o 2 - > C 0 2 (1)

Salah satu cara yang dapat dilakukan adalah menaikkan temperatur gas buang. Secara teknis, strategi ini dimungkinkan dengan cara menambahkan peralatan pemanas listrik pada saluran gas buang. Pemanasan bisa dilakukan pada saat akumulasi MP pada filter telah meng-akibatkan pressure drop yang cukup tinggi. Karena itu, teknologi ini memer-lukan sistem monitoring tekanan balik sebagai triger bagi beroperasinya pemanas elektris. Kelemahan dari cara ini adalah, selain diperlukan peralatan tambahan, reaksi oksidasi karbon berlangsung secara tidak terkontrol. Selanjutnya karena reaksi oksidasi karbon bersifat eksotermis, dapat terjadi elevasi temperatur yang bisa berakibat kerusakan filter [21]. Metode lain yang bisa digunakan untuk mengin-duksi reaksi oksidasi karbon misalnya dengan menerapkan gelombang mikro [22]. Akan tetapi sampai saat ini belum dilaporkan penerapannya. Dengan demi-kian, oksidasi MP pada kondisi temperatur gas buang merupakan strategi yang hams dipilih.

3.2 Oksidasi Katalitik MP

Sejak lebih dari dua dekade terakhir, sejumlah material telah diteliti untuk digunakan sebagai katalis oksidasi MP. Karena gas buang mesin diesel mengandung oksigen dengan kadar yang tinggi (4-10%), hal ini mendorong arah penelitian untuk mendapatkan katalis bagi reaksi oksidasi karbon dengan oksigen. Pada awal perkembangannya telah di-ketahui bahwa agar katalis (yang umum­nya berfasa padat) memiliki aktivitas pada reaksi MP (padat) dengan oksigen (gas), hams terjadi kontak, pada tingkat molekuler antara ketiganya. Walaupun dalam eksperimen laboratorium, kontak dimaksud bisa dikondisikan [20], tetapi sangat sulit dalam penerapannya.

Sebuah upaya kreatif telah dilaku­kan supaya kontak antara katalis, MP, dan oksigen dapat terjadi. Material yang tergolong katalis garam cair (molten salt catalyst) pada beberapa eksperimen menunjukan aktivitas pada temperatur yang relatif rendah yaitu pada 350 °C. Garam cair biasanya merupakan campuran eutektik garam-garam atau garam oksida yang meleleh pada temperatur yang relatif rendah. Pada keadaan titik lelehnya kontak antara katalis dengan padatan MP dapat terjadi. Secara skematis proses ini ditunju-kan pada Gambar 5. Hipotesis yang dikemukakan agar terjadi kontak antara katalis (liquid) dengan MP (padat) adalah adanya proses wetting dan mobilitas katalis pada fasa lelehnya.

Termasuk ke dalam kelompok katalis garam cair adalah KCI.KVO3, K I : K V 0 3 , Cu/K/M/Cl, dan CsS0 4 .V 2 0 5 . Walaupun permasalahan kontak dapat di-pecahkan dengan katalis golongan garam cair, kelompok katalis ini memiliki per­masalahan dalam stabilitas. Umumnya katalis ini tidak stabil pada kondisi tempe­ratur tinggi disertai dengan kadar uap air yangjuga tinggi [25].

85

Liquid catalyst

In-situ created tight contact » High oxidation rates

Gambar 5. Visualisai kontak antara katalis (liquid), MP (padat), dan oksigen (gas)

3.3 Katalis Oksidasi MP tanpa Kontak

Sejumlah material dapat berperan sebagai katalis oksidasi MP tanpa hams terjadi kontak. Katalis ini memfasilitasi terbentuknya spesi yang mobile seperti NO2 dan Oads yang terbukti lebih reaktif dibandingkan 02 . Selanjutnya spesi-spesi inilah yang mengoksidasi MP.

Cooper dan Thoss [27] menemukan suatu cara untuk menggunakan gas N02 sebagai spesi mobile active untuk oksidasi PM dan dikenal dengan NOx-aided gas-phase mechanis. N02 dihasilkan dari oksidasi NO dengan menggunakan katalis logam mulia seperti Pt. Reaksi antara N02 dengan oksigen dapat berlangsung pada temperatur 275-400 °C. Mekanisme yang diajukan adaiah:

NO + V2O2 N02 + C N02 + CO

N02 (2) CO + NO (3) CO + NO (4)

Walaupun studi tentang reaksi antara C dengan N02 pernah dipublikasikan pada tahun 1956, tetapi bam pada awal 1990 pemanfaatannya mulai ditemukan. Sejum­lah katalis dapat memfasilitasi terbentuk­nya spesi aktif Oads [27]. Mekanisme yang

diajukan untuk sistem katalis ini ditunjuk-kan pada Gambar 6.

0 . 0,d$ 0«j s * 1 01(jj ^^O.ds

CO

Gambar 6. Mekanisme spill-over pada oksidasi MP

4. Sistem Katalitik Filter Komersial

4.1 Continously Regenerating Trap (CRT)

Sistem katalitik filter ini terdiri dari sebuah wall-flow monolith yang ditempat-kan setelah sebuah "flow-through" berkatalis platina yang berperan sebagai oksidiser. Gambar 7 memberikan ilustrasi sistem CRT ini. Katalis oksidasi pada,

flow-trough monolith, dapat mengoksidasi 90% CO dan hidrokarbon menjadi C0 2 > > dan 20-50% NO menjadi N02. Pada wall-flow monolith MP terperangkap dan selanjutnya teroksidasi oleh N02 yang dihasilkan [26,28].

86

Gambar 7. Ilustrasi sistim "Continuously Regenerating Trap (CRT)" dan reaksinya. (Sumber: Johnson Matthey)

Teknologi ini bekerja efektif pada rentang temperatur 200-450 °C. Suhu 200°C diperlukan supaya CO dan HC dapat teroksidasi, sedangkan suhu 450°C terkait dengan kesetimbangan antara NO dan N 0 2 yang bergeser ke arah NO. Tidak seperti sistem regenerasi filter dengan pemanas elektrik, oksidasi MP pada sistem ini berlangsung secara kontinu. Dengan cara ini pemanasan yang tiba-tiba dapat dihindarkan. Sistem ini telah diuji coba pada bus dan truk, dan dapat bertahan sampai jarak 600.000 km [28]. Efektivitas sistem ini juga sangat tergantung pada jumlah NO yang ada dalam gas buang. Persyaratan bagi penggunaan sistem ini adalah bahan bakar yang bebas sulfur. Sulfur dalam bahan bakar berubah menjadi SO2 dalam gas buang yang berpotensi berubah menjadi sulfat dan akan meracuni katalis Pt.

4.2 PSA Peugeot Citroen

Pada tahun 2000, PSA Peugeot Citroen meluncurkan sistem partikulat filter untuk kendaraan penumpang dan mengintegrasi-kan aditif bahan bakar. Secara skematis sistem ini diperlihatkan pada Gambar 8. Komponen sistem katalitik filter PSA Peugeot Citroen adalah: 1) Sebuah filter yang terbuat dari bahan

silikon karbida; 2) Sistem aditif bahan bakar yang

terintegrasi. Sistem ini akan menginjeksi sejumlah katalis berbasis cerium (nama dagangnya: Eolys™

from Rhodia Terres Rares) secara otomatis pada saat tanki bahan bakar diisi ulang;

3) Sistem komputer yang mengontrol kerja mesin dan soft ware yang mengontrol regenerasi filter.

87

engine

engine iiuiugaiiiiit

computer

common ran injection

o o

• • •

feed pump

high pressure fuel pump

pressure difference transmitter

>

additive fuel tank tank

) tank

)

dF

pre-oxidizer particulate filter

fuel additive injector and regulator

silencer

Gambar 8. Skema sistem katalitik filter PSA Peugeot Citroen

Sistem ini bekerja sebagai berikut: sebuah sistem sensor memonitor akumulasi MP pada filter dan regenerasi filter dimulai jika diperlukan. MP yang terkumpul telah mengandung Ce karena injeksi aditif pada bahan bakar. Kandungan Ce dalam bahan bakar sebesar 25 ppm. Saat diperlukan regenerasi, sistem komputer mengatur kerja mesin sehingga didapat aliran bahan bakar lebih ke dalam saluran gas buang. Kelebihan bahan bakar ini akan teroksidasi pada pre-oxidiser. Proses ini dapat menai-kan temperatur sampai 450°C pada bagian inlet filter. Pada temperatur ini, MP yang mengandung Ce akan teroksidasi. Proses regenerasi biasanya berlangsung selama dua sampai tiga menit secara periodik setelah kendaraan menempuh jarak 400-500 km tanpa diketahui dan tanpa harus ada tindakan dari pengemudi.

4.3 Diesel Particulate and NOx Reduction (DPNR)

Pada tahun 2003, Toyota meluncui-kan sistem baru untuk mereduksi MP dan NOx dalam suatu sistem terintegrasi yang dikenal dengan Diesel Particulate and NOx Reduction (DPNR) [30-32]. Pada

DPNR sebuah sistem katalis (berbasis logam alkali) yang berfungsi menyimpan spesi 'oksigen aktif (active oxygen storage) dideposisi pada permukaan filter. Oksigen aktif terbentuk melalui konversi gas NO pada permukaan platinum menjadi senyawa nitrat. Senyawa nitrat ini akan terdekomposisi, pada antarmuka lapisan PM dan oksigen aktif, menjadi spesi oksigen yang sangat reaktif. Spesi inilah yang menjadi oksidator pada reaksi oksidasi PM pada temperatur 300°C. Gejala aktif oksigen juga diamati pada interaksi NO2 dengan Ce02 [33].

Pada saat yang bersamaan sistem kataiis yang berperan sebagai penyimpan aktif oksigen, juga memerangkap NOx (NOx-trap). Ketika PM sudah teroksidasi semua aktif oksigen berubah menjadi nitrat. CO dan HC dapat mendekomposisi nitrat menjadi N2, sedangkan CO dan HC menjadi CO2. Reduktan CO dan HC digenerasi dalam saluran gas buang dengan cara mengubah mode mesin menjadi kelebihan bahan bakar (rich combustion mode). Mekanisme kerja sistem ini ditunjukan pada Gambar 9.

88

NO,

Lean

NO "V NO, • O'

° 2 V \ \

Rich

CO, H,0

Storage of NO, Reduction of NO.

PM

PM

NO NO, storage

material

CO,

Substrate o-

pt

Substrate Continuous oxidation of PM by active oxygen and O, Continuous oxidation of PM

by active oxygen

Gambar 9. Mekanisme reduksi MP dan NOx pada sistem DPNR Toyota [30,31]

Apabila teknologi ini bekerja dengan sempurna maka sistem ini merupa­kan satu-satunya sistem after-treatment yang mengintegrasikan penghilang MP dan NOx. Dilaporkan bahwa dengan meng­gunakan bahan bakar bebas sulfur sistem ini mampu mengkonversi 80% MP dan NOx dan diperkirakan dapat memenuhi standar emisi US tier 2. Efisiensi dan unjuk kerja sistem ini masih hams dibuktikan melalui uji lapangan dari sejumlah ken­daraan (fleet test). Karena itu, riset untuk mengurangi emisi MP secara terpisah dari NOx masih relevan untuk dikembangkan pada masa yang akan datang.

5. Rangkuman

Mesin diesel memiliki kelemahan dalam hal emisi NOx dan PM yang sangat tinggi. Kedua spesi ini merupakan polutan yang sangat berbahaya bagi kesehatan manusia dan lingkungan. Karena bahaya yang dapat ditimbulkannya, emisi kedua polutan ini dibatasi dengan sangat ketat. Berbagai upaya telah dilakukan untuk mengurangi emisi NOx dan PM mulai dari perbaikan teknologi mesin, perbaikan mutu bahan bakar sampai teknologi after-treatment seperti teknologi katalitik filter. Sejumlah sistem katalis telah dikembang­

kan untuk reaksi oksidasi MP. Pada beberapa teknologi yang telah dikembang­kan, seperti Continuously Regenerating Trap (CRT), system PSA-Peugeot-Citroen, dan Diesel Particulate and NOx Reduction dari Toyota, digunakan katalis dengan peran yang berbeda. Pada dasamya, katalis dapat berperan dalam menurunkan temperatur reaksi atau menghasilkan spesi aktif yang memungkinkan oksidasi MP berlangsung pada temperatur yang lebih rendah.

D A F T A R PUSTAKA

[1] http://www.nett.ca/faq_diesel.html accessed May 2003.

[2] G. Lepperhoff, K-D Petters, H. Baecker, and A. Pungs, The influence of diesel fuel composition on gaseous and particulate emissions, Int. J . Vehicle design 27, Nos. 1-4, (2001) 10.

[3] K. Pattas, Z. Samaras, N. Kyriakis, P. Pistikopoulos, T. Manikas, and T. Segue long, An experimental study of catalytic oxidation of particulates in a diesel filter installed on a direct

89

injection turbo-charged car, Topics In Catal. 16/17, Nos 1-4, (2001) 255.

[4] M. Guenther, M. Vaillancourt, and M. Polster, Advancements in exhaust flow measurement technology, SAE paper 2003-01-0780 (2003).

[5] B.A.A.L. van Setten, M. Makkee, and J . A. Moulijn, Science and technology of catalytic diesel particulate filter, Catal. Rev. 43, 4 (2001) 489.

[6] K .A. Berube, T.P. Jones, B.J . Williamson, C. Winters A.J. Morgan, and R.J . Richards, Physicochemical characterisation of diesel exhaust particles: Factors for assessing biological activity, Atmos. Environ. 33 (1999) 1599.

[7] J . Mark and C. Morey, Diesel Passenger Vehicles and the Environment, Union Concern Scientist, Bekeey (1999) 6-15.

[8] K. Saitoh, K. Sera, T. Shirai, T. Sato , and M. Odaka, Determination of elemental and ionic compositions for diesel exhaust particles by particle induced X-ray emission and ion chromatography analysis, Anal. Sci. 19 (2003)525.

[9] W.F. Cooke, J.J.N Wilson, A global black carbon aerosol model, J . Geophys. Res. 101 DI (1996) 19395.

[10] A Faiz, C.S. Weaver, and M. P. Walsh, Air Pollution from Motor Vehicles, Standard and Technology for Controlling Emission, The World Bank, Washington DC, (1996) 63.

[11] Health Effect Institute, Understanding the health effect of components of the particulate matter mix: progress and next step, HEI Perspectives; insight from HEI's research programs (2002) Eds. April 2002.

[12] A. Farleigh and L. Kaplan, Danger of Diesel, U.S. Public Interest Research Group Education Fund, (2000) p.6.

[13] A. Tsien, D. Diaz-Sanxhez, J . Ma, and A. Saxon, The organic

component of diesel exhaust particles and Phenanthrene, a major polyaromatic hydrocarbon constituent, enhances IgE production by IgE-secreting EBV-transformed human B cells in vitro, Tox. Appl. Pharm. 142, (1997) 256.

[14] T. Enya, H. Suzuki, T. Watanabe, T. Hirayama, Y . Hisamatsu, 3-Nitrobenzathrone, a powerful bacterial mutagen and suspected human carcinogen found in diesel exhaust and airborne particulate, Env. Sci. Tech. 31 10 (1998) 2772.

[ 15] http://www.dieselnet.eom/standards/i ntro.html accessed June 2003.

[16] Degussa Metal Catalysts Cerdec, Global emissions regulations; A special supplement to automotive Industries, dmc2 (2001).

[17] Kementrian Lingkungan Hidup Indonesia, Ambang Batas Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Type Baru dan yang sedang Dipergunakan, Kep. Men. K L H No. 141 tahun 2003

[18] J.H. Johnson, S.T. Bagley, L.D. Gratz, and D.G. Leddy, A review of diesel particulate control technology. 1992 Homing Memorial award Lecture, SAE paper 940233 (1994).

[19] Suresh T. Gulati, M. Makkee, and A. Setiabudi, Ceramic Catalysts, Support and Filters for Diesel Exhaust Aftertreatment, in Structured Catalyst and Reactors: 2nd Ed and Expanded, edited by A. Cybulski and J. A Moulijn, Marcel Dekker, in press 2005.

[20] J.P.A. Neeft, M. Makkee, and J.A. Moulijn, Diesel particulate emissions control, Fuel Process Technol. 47 (1996) 1.

[21] J.G. Hawley, D.G Tilley, J . Hall, A. Cox, S.T. Kolaczkowski, R.W. Horrocks, PM thermal regeneration-The potential for catalytic regeneration, SAE paper 2002-01-0435 (2002).

90

[22] R.D. Nixdorf, J.B. Green jr, J.M. Story, and R.M. Wagner, Microwave regenerated diesel exhaust particulate filter, SAE paper 2001-01-0903 (2001).

[23] G. Mul. F. Kapteijn. C. Doornkamp, and J.A. Moulijn, Transition metal oxide catalysed carbon black oxidation: A study with 02 , J. Catal. 179(1998) 258.

[24] Y . Watabe, C. Yamada, K . Irako, and Y . Murakami, Catalyst for use in cleaning exhaust gas particulate, European Patent Application, EP0092023 (1983).

[25] B.A.A. L . van Setten, P. Russo, S.J. Jelles, M. Makkee, P. Ciambelli, and J.A. Moulijn, Influence of NOx on soot combustion with supported molten salt catalysts, React. Kinet. Catal. Lett. 67(1999)3.

[26] B.J. Cooper and J.E. Thoss, Role of NO in diesel emission control, SAE paper 890404(1989).

[27] G. Mul, F. Kapteijn, C. Doornkamp, and J.A. Moulijn, Transition metal oxide catalysed carbon black oxidation: A study with l 8 0 2 , J . Catal. 179(1998) 258.

[28] R. Allanson, B.J. Cooper, J.E. Thoss, A. Uusimaki, A.P. Walker, J.P. Warren, European experience of high mileage durability of continuously regenerating diesel particulate filter, SAE paper 2000-01-0480 (2000).

[29] http://www.psa.fr accessed July 2003.

[30] K. Nakatani, S. Hirota, S. Takeshima, K. Itoh, and T. Tanaka, Simultaneous PM and NOx reduction sistem for diesel engines, SAE paper 2002-01-0957 (2002).

[31] K . Itoh, T. Tanaka, S. Hirota, T . Asanuma, K. Kimura, and K . Nakatani, Exhaust purifying method and apparatus of an internal combustion engine, US patent, US 6,594,911, assigned to Toyota Motors Ltd (2003).

[32] J . McDonald and B . Bunker, Testing of the Toyota Avensis DPNR at U.S. EPA-NVFEL, SAE paper 2002-01-2877 (2002)

[33] A. Setiabudi, J . Chen, M. Makkee, and J . A. Moulijn, CeO^ catalysed NOx-assisted soot oxidation, the role of surface species, Applied Catalysis B; Environment 51 (2004) 9-19

91