Zeolit Alam Dan Chitosan Sebagai Adsorben

ox6 ZEOLIT ALAM DAN CHITOSAN SEBAGAI ADSORBEN

CATAL YTZC CONVERTER MONOLITIK UNTUK PEREDUKSI EMISI GAS BUANG KENDARAAN BERMOTOR

Oleh:

RICI RONALD0 C 34103023

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI HASIL PERZKANAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008

RINGKASAN

RICI RONALDO. C34103023. Zeolit Alam dan Chitosan sebagai Adsorben Catalytic Converter Monolitik untuk Pereduksi Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor. Dibibing oleh BAMBANG RIYANTO dan RUDDY SUWANDI.

Perkembangan peradaban yang disertai dengan majunya teknologi dan industri telah menimbulkan dampak besar bagi kehidupan manusia. Salah satu dampak yang cukup serius adalah pencemaran udara yang diakibatkan oleh emisi gas buang yang berakibat pada terjadinya pemanasan global (global warming). Antisipasi teknologi dalam pengurangan emisi gas buang pada kendaraan bermotor adalah dengan memasang catalytic converter monolitik pada saluran gas pembuangan kendaraan motor tersebut, yang berfungsi sebagai katalis. Katalisl adsorben yang terdapat pada cafalyfic converter biasanya terbuat dari logam mulia palladium, platina dan rhodium yang harganya mahal. Katalis ini dapat mereduksi kandungan HC, CO, NOx tetapi tidak mampu mereduksi Pb. Mineral zeolit memiliki sifat adsorben (penjerap) karena mampu mengikat senyawa dan molekul tertentu di permukaan akibat adanya interaksi secara fisik oleh gaya van der walls dan sifat elektrostatik. Chitosan juga diketahui merupakan senyawa kimia yang mudah menyesuaikan din, memiliki reaktivitas kimia yang tinggi dengan gugus OH- dan NHF. Tujuan penelitian ini adalah mempelajari kegunaan zeolit alam dan chitosan sebagai adsorben pada catalytic converter monolitik untuk mereduksi kandungan

. . . . . emisi gas buang k e n d a r q b.emotor . . Penelitian yang dilakukan adalah peibuatan adsorben midifikasi yang

mengacu pada penelitian pembuatan adsorben arang aktif dari kayu sengon dengan kombinasi zeolit dan chitosan. Zeolit terlebih dahulu di aktivasi panas untuk menghilangkan molekul air dan pengotor pada pori-pori (rongga) zeolit. Jumlah zeolit yang digunakan adalah 100 gram, 95 gram, 90 gram, 85 gram dan 80 gram.

. . . . Sedangkw chitosan ywg berbentuk serb* 30 mesh deng* kombinasi berat chifosan serbuk addah 0 grak, 5 10 gram, 15 dan 20 gram. Serbuk chitosan tersebut dilarutkan dalam 50 ml asam asetat 2% sampai larut sempurna. Setelah itu dilakukan pencampuran antara ,zeolit dan larutan chitosan, perlakuan kombinasi konsentrasi antara zeolit dan chitosan yang digunakan dalak pembuatan adsorben adalah 100 : 0 ; 95 : 5 ; 90 : 10 ; 85 : 15 ; dan 80 : 20. Dalam campuran ditambahkan larutan tepung tapioka sebanyak 5 rnl sebagai perekat. Kemudian dilakukan pengeringan oven selama 24 jam, pada suhu 60°C, hingga adsorben zeolit dan chitosan terbentuk sempurna dengan diameter 10 cm dan tebal4 mm.

Adsorben zeolit dan chitosan ini kemudian dipasang tepat ditengah tabung catalytic converter monolitik dengan jarak 50 mm dari masing-masing sisi. Adsorben zeolit dan chitosan yang dipasangkan sebanyak satu keping dan diletakkan vertikal pada saluran catalytic converter monolitik. Adsorben zeolit dan chitosan yang sudah terpasang dengan catalytic converter monolitik kemudian diletakkan pada ujung knalpot saluran pembuangan gas (exhaust pipe) kendaraan uji, sehingga gas buang yang mengandung emisi terlebih dahulu melewati catalytic converter monolitik dengan adsorben zeolit dan chitosan. Kondisi awal kendaraan saat pengujian yaitu mesin mobil hidup dalam keadaan putaran normal 1 idle (1 500 rpm), suhu saluran gas buang sekitar 130'~. Lama pengoperasian mesin mobil pada saat pengujian adalah 1 hari, sedangkan pengujian efektivitas catalytic converter monolitik dilakukan berdasarkan standar uji emisi SNI dan Astra International.

Kadar emisi gas buang dengan menggunakan catalytic converter monolitik lebih rendah bila dibandingkan tanpa catalytic converter. Apabila dibandingkan dengan catalytic converter dengan adsorben honeycomb berbahan aktif logam mulia, maka persentase penurunan emisi masih lebih rendall. Catalyiic converter berbahan aktif logam rnulia mampu mereduksi kandungan emisi gas buang sampai 95%. Hasil penelitian menunjitkkan bahwa, adsorbsi gas karbonmonoksida (CO) paling besar pada perlakuan A5B5 dengan komposisi adsorben 80 gram zeolit dan 20 gram larutan chitosan sebesar 51,336 * 2,192 %. Adsorbsi gas hidrokarbon (HC) paling besar pada perlakuan A5B5 sebesar 46,890 & 1,387 %. Adsorbsi gas nitrogen oksida @Ox) paling besar pada perlakuan A4B4 dengan komposisi adsorben 85 gram zeolit dan 15 gram larutan chitosan sebesar 43,278 * 0,407 % , adsorbsi timbal (Pb) paling besar pada perlakuan A5B5 sebesar 59,120 * 0,095 %.

Hasil pengujian adsorbsi emisi gas buang, adsorben dengan komposisi zeolit 80 gram dan chitosan 20 gram (A5B5) mempakan adsorben terbaik, karena mampu mereduksi emisi gas buang paling besar. Secara umum dapat disimpulkan bahwa kombinasi antara zeolit dan chitosan sangat potensial digunakan sebagai adsorben pada catalytic converter monolitik untuk mereduksi kandungan emisi gas buang kendaraan bermotor.

ZEOLIT ALAM DAN CHZTOSAN SEBAGAI ADSORBEN CATALYTIC CONVERTER MONOLITIK UNTUK PEREDUKSI

EMISI GAS BUANG KENDARAAN BERMOTOR

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Perikanan pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan

Institut Pertanian Bogor

Oleh :

RICI RONALD0 C 34103023

PROGRAM STUD1 TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008

Judul : ZEOLIT ALAM DAN CffITOSAN SEBAGAl ADSORBEN CATALYTIC CONVERTER MONOLITIK UNTUK PEREDUKSI EMISI GAS BUANG KENDARAAN BERMOTOR

Nama : Rici Ronaldo

NIM : C34103023

Menyetujui,

Komisi Pembimbing

Pembimbing I Pembimbing I1

Bambang Riyanto, S.Pi. M.Si. Dr. 1r.Ruddv Suwandi, MS., M.Phi1 NIP. 132 206 247 NIP. 13 1 474 001

dan Ilmu Kelautan

NIP. 131 578 799

Tanggal Lulus : 2 7 p f ~ p 9710 L L ~ ~ J J

PERNYATAAN MENCENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi dengan judul "Zeolit Alam dan

C/zitosan Sebagai Adsorben Catalytic Converter Monolitik untuk Pereduksi Emisi

Gas Buang Kendaraan Bermotor" adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam

bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau

dikutip dari karya yang diterbitkan penulis lain telah disebutkan dalam teks dan

dicantumkan dalam daftar pustaka dibagian akhir skripsi ini.

Rici Ronaldo

C34103023

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan pada tanggal 10 April 1985 di Bandar Jaya,

Lampung Tengah. Penulis adalah anak pertama dari tiga

bersaudara, dari pasangan Bapak Romli dan Ibu Emrahayati.

Pendidikan formal penulis d i u l a i pada sekolah dasar di SD

Negeri I Yukum Jaya. Pada tahun 1997, penulis melanjutkan

pendidikan di SLTP Negeri 1 Terbanggi Besar. Pada tahun 2000,

melanjutkan pendidiian di SMU Negeri 1 Terbanggi Besar, Kabupaten Lampung

Tengah. Pada tahun 2003 penulis diterirna menjadi mahasiswa Institut Pertanian

Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) di Fakultas Perikanan dan

Ilmu Kelautan, Program Studi Teknologi Hasil Perikanan.

Selama menjalani studi di IPB penulis aktif di beberapa organisasi diantaranya

BKIM IPB (2003-2004), Himpunan Mahasiswa Profesi Teknologi Hasil Perikanan

(2003-2006), BEM FPIK IF'B pada Departemen Kelautan Perikanan dan Politik

(2004-2005), HRD Batix Student Company di bawah Yayasan Goodwill International

dan Yayasan Prestasi Junior Indonesia (2005-2006). Selanla kuliah penulis pernah

mendapatkan beasiswa Hirnpunan Alumni FPIK, PPA, Yayasan Goodwill

International (2005-2007), Yayasan Karya Salemba Empat tahun 2006, dan

Pemerintah Daerah Lampung Tengah 2005-2007.

Pada tahun 2005, penulis pemah menjadi asisten dosen ekologi perairan dan

finalis lomba karya imiah teknologi perikanan tepat guna (LKITPTG) Departemen

Kelautan dan Perikanan RI. Pada tahun 2006 penulis menjadi delegasi IPB dalam

Pelayaran Kebangsaan VI/2006, dan Juara I11 pada Pekan Ilmiah Mahasiswa Nasional

(PIMNAS) XIX di UMM Malang. Pada tahun 2007 penulis berhasil menjadi Finalis

National Innovation Contest (NIC), di ITB Bandung, Juara I Astra Student Innovation

Competition (ASIC 2007), oleh PT. Astra International. Pada tahun yang sama penulis

menjadi delegasi IPB dalam Arung Sejarah Bahari 2007 oleh Kementerian Budaya

dan Pariwisata RI, Mahasiswa Berprestasi FPIK, Tim Pameran IPB pada Pekan Ilmiah

Mahasiswa Nasional (PIMNAS) XX di Universitas Lampung, dan Delegasi FPIK IPB

dalam Program Cinta Laut Wisata Bahari 2007 di Kep. Seribu.

KATA PENGANTAR

Penulis mengucapkan puji dan syukur kepada Allah SWT aias ralmat dan

kmnia-Nya sehingga terselesaikannya skripsi ini. Skripsi ini disusun sebagai

salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Perikanan pada Program Studi

Teknologi Hasil Perikanan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut

Pertanian Bogor.

Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Bambang Riyanto, S.Pi. M.Si. dan Bapak Dr. Ir. Ruddy Suwandi,

MS., M.Phi1 selaku komisi pembimbing yang telah memberi nasehat,

masukan, dan pengarahan dalam penelitian dan penulisan skripsi ini.

2. Ibu Dr.Ir. Sri Purwaningsih, M.Si dan Ibu Dra Pipih Suptijah, MBA selaku

dosen penguji atas arahan dan saran dalam perbaikan skripsi.

3. Dosen, laboran dan staff Departemen Teknologi Hasil Perairan atas

barituannya selama penulis menjalani pendidikan di THP FPIK IPB:

4. Bapak Hernest Femio, dan staf Bengkel PT Astra International Daihatsu

Bogor.

5. Mas Hartono, kepala Bengkel Knalpot "Trendy" atas bantuan dan

kejasamanya. . . . . .. -. .. .

6. Bapak dan Mamak atas doa, harapan, dan dukungan yang diberikan dalam

menjalani hidup dan semangat agar terus bemsaha menjadi yang terbaik.

7. Kedua a d i i Lelem dan Intan. Ayo b u k t i i kita bisa menjadi pioner

keluarga.

8. Keluarga Besar di Pendopo Lintang, Martapura (Pagar Alam dan Lahat),

Lampung, dan Palembang (Puyang, Kakek, Nenek, Tante, Om, adik-adii

sepupu) atas doa, dukungan dan harapan yang besar kepada penulis.

Semoga penulis dapat memenuhi semua harapan tersebut.

9. Adinda tercintaku, Annisa Andriaty atas ketulusan, semangat, nasehat,

kasih sayang, dan kesabaran yang sangat besar kepada penulis

10. THP'ers 40 (C34103001- C34103076) atas kebersamaan yang tidak akan

pernah terlupakan.

1 1. Keluarga Besar dan teman-teman Yayasan Goodwill International (Special

for Ms. Mizue Hara) atas motivasi, dukungan, dan role model yang

diberikan. Thanh for All.

12. Mr.Octo Racnalim, Mr.Steve Askew, Mr.Charles Pollard, dan Mr.John

Pollard atas sponsorship dan dukungan.

13. Pemerintah Daerah Lampung Tengah dan Pemerintah Provinsi Lampung

a@ beasiswa dan bantuannya.

14. Yayasan Karya Salemba 4 dan HA FPIK IPB atas beasiswa dan

bantuannya.

15. Sababat Pelayaran Kebangsaan VI atas pengalaman mengasyikan, makan

pake omprengan, ombak yang menegangkan, menyenangkan, sekaligus

memabukkan di KRI Tanjung Dalpele dan KRI Tanjung Nusanive.

Penghormatan Lambung kiri..Teruskan.. . teruskan. ..

16.Sahabat-sahabat NIC 2007 (National Innovation Competiton),

ASIC (Astra Student Innovation Competiton), PIMNAS, Arung Sejarah

Bahari atas ilmu, persahabatan, dan pengalaman yang diberikan. . .

17. Teman-teman Asrama Putra C3 Lorong Rahmat, Kosan Leuwikopo,

Wisma Manggala, dan Wisma A1 - A&ar atas ilmu, "kegilaan", keceriaan,

dan dukungan baik moril, materil, dan semuanya sehingga penulis bisa

.. . menyelesaikan pendidikan. Thanks 4 U Bro 's. Keep Fighting! ,. . .

18. Mas Edi, Mas Minto, Mas Mundakir, dan-Mas Adit atas semua ilmu,

dukungan, dan nasehatnya. .

19. Last But Not Least ... Terima kasih kepada gum-gum SD sampai SMU,

yang telah membentuk penulis menjadi manusia seutuhnya.

Akhir kata, Tak ada gading yang tak retak, penulis menyadari bahwa

skripsi ini masih jauh dari kesempumaan. Kesempurnaan hanya milk Allah

SWT. Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi penulis dan seluruh

pihak yang membacanya.

Bogor, April 2008

Rici Ronaldo

DAFTAR IS1

. . DAFTAR TABEL ........................................................................................ XII

DAFTARGAMBAR ............. : ......................................... ........................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... xv

1 . PENDAHULUAN .................................................................................. 1

1 . 1. Latar Belakang .............................................................................. 1

1.2. Tujuan ........................................................................................... 3

2 . TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 4

2.1 Catalytic Converter ....................................................................... 4

2.2 Emisi Gas Buang ........................................................................... 7

2.3 Chitin-chitosan .......................................................................... 10 . . . . . . . 2.4 Zeolit .: ............................................ .................................. . . . 12 . .

2.5 Karateristik Campuran (komposit) Zeolit Alam dan Chitosan ..... 14

3 . METODOLOGI ................................................................................... 3.1 Waktu dan Tempat .......................................................................

. . . . . . . . . .... ........................ 3:2 Alat : : .......................... ............. : ......................... 3.2.1. Catalytic converter monolitik ............................................. 3.2.2. Tecnofester ............................................................................ 3.2.3. Daihatsu Xenia Li 2004 ......................................................

. . 3.4 Metode Penelltlan ..........................................................................

. . 3.5 Prosedur Penguj~an ....................................................................... .............................. 3.5.1. Aktivasi zeolit ( Zhang dan Lee 1994)

3.5.2. Pengukuran emisi gas buang CO. HC. dan NOx (SNI 09-71 18.3.2005) .......................................................

...... 3.5.3. Pengukuran kadar timbal (Pb) (SNI 09-7118.3-2005)

3.6 Rancangan Percobaan (Steel dan Torrie1993) .............................. 29

4 . HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 3 1

4.1. Gas Karbonmonoksida (CO) ........................................................... 31

4.2. Gas I-Iidrokarbon (IJC) .................................................................... 36

4.3. Gas Nitrogen oksida (NOx) ............................................................ 40

4.4. Timbal (Pb) ..................................................................................... 43

5 KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 48

................................................................................... 5.1. Kesimpulan 48

5.2. Saran ................................................................................................ 48

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................ 49

Nomor Teks Halaman

i . Efesiensi catalitic converter dalam mereduksi emisi gas buang ...... 7

2 . Senyawa timbal (Pb) pada asap knalpot ....... : .................................... 9

3 . Kombinasi adsorben zeolit dan chitosan yang digunakan dalam . .

penelltlan ........................................................................................... 23

xii

DAFTAR GAMBAR

Nomor T e k Halaman

1 . Catalytic converter honeycomb ......................................................... 5

2 . Model catalytic converter monolitik (Zygourakis 1989; Psyllos dan ......................... Philippopoulos 1992; Karvounis dan Assanis 1992) 5

................ 3 . Diagram kenaikan emisi gas buang kendaraan di Jakarta 8

4 . Struktur molekul (a) chitin dun (b) chitosan (Prashanth dan Tharanathan 2007) ............................................................................. 10

........ 5 . Mekanisme pengikatan timbal oleh chitosan (Muzarelli 1970) 12

................................. 6 . Struktur zeolit tetrahidra alumina silika (T04) 13

7 . Mekanisme larutan chitosan sebagai agent pada perrnukaan zeolit (Wu et a1 . 2007) ................................................................................. 15

. 8 . Mekanisme ikatan antara zeolit dan chitosan (Wu et a1 2007) ......... 16

9 . Hasil analisis SEM komposit zeolit dan chitosan (Yuan et a1 . 2007 dan Wang el a1 . 2008) ........................................................................ 16

10 . Hasil FT-IR chitosan murni (CS) dan komposit zeolit dan chitosan (CS-Nay 40%) (Wu et a1 . 2007) ....................................................... 17

11 . Model catalytic converier monolitik untuk penelitian (Zygourakis 1989; Psyllos dan Philippopoulos 1992; Karvounis dan Assanis 1992) .................................................................................................. 19

: . . . . . . . . . . . . 12 . ' fienotester .............................................. i ....................... ............ i ..... 20

13 . Kendaraan uji mobil Daihatsu Xenia Li tahun 2004 .......................... 21 . . 14 . Model'adsorben zeolit chitosan ............................. : ........................... 22

15 . Bentuk adsorben zeolit chitosan yang digunakan dalam penelitian .. 23

16 . Penempatan adsorben zeolit chitosan ................................................ 24

. .............. 17 . Diagram alii penelitian. nlodifikasi (Yunianto et a1 1996) 25

............................. 18 . Diagram batang adsorbsi karbonmonoksida (CO) 32

19 . Zeolit (A1203) sebagai penyangga logam aktif (Kaspar et a1 . 2003) . 34

20 . Monomer-monomer chitosan pada pori-pori zeolit ........................... 35

21 . Diagram batang adsorbsi hidrokarbon (HC) ...................................... 37

22 . Proses pembakaran hidrokarbon pada catalytic converter (Kaspar et a1 . 2003) ........................................................................... 39

.............................. 23 . Diagram batang adsorbsi nitrogen oksida @Ox) 41

24 . Mekanisme katalisasi nitrogen oksida @Ox) dengan zeolit (Al203) 42

25 . Diagram batang adsorbsi timbal (Pb) ................................................ 44

26 . Mekanisme absorbsi timbal pada pori-pori adsorben ........................ 45

27 . Mekanisme pengikatan logam ion pb2' oleh larutan chitosan ........... 46

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Halaman

1 . Surat keterangan penelitian dari Astra ........................................... 54

2 . Surat keterangan ke jasama bengkel Hartono ................................ 55

3 . Spesifikasi fisika kimia zeolit dari toko kirnia Bratachem Bogor 56

4 . Spesifikasi fisika dan kimia chilosun dari PT VITALHOUSE .... 57

5 . Batas emisi gas buang (SNI 09-71 18.3.2005) ................................ 58

6 . Data uji emisi gas karbonrnonoksida ............................................ 59

................................................. 7 . Data uji emisi emisi hidrokarbon 61

8 . Data uji emisi gas nitrogen oksida ................................................ 63 . . . . .

9 . .................................................................... Data UJI emlsi t~mbal 65

1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Perkembangan peradaban yang disertai dengan majunya teknologi dan

industri telah menimbulkan dampak besar bagi kehidupan manusia. Salah satu

dampak yang cukup serius adalah pencemaran udara yang diakibatkan oleh emisi

gas buang yang berakibat pada tejadinya pemanasan global (global warmingj.

Jumlali CO dan C02 yang melebihi daya dukung lingkungan telah menimbulkan

efek rumah kaca yang terns memicu meningkatnya pemanasan global.

Tanda-tanda gangguan ekosistem akibat global warming saat ini dirasakan dengan

semakin panasnya suhu permukaan bumi dan mencairnya es di Kutub Utara

(WHO 2006).

Pencemaran udara yang berat tentu akan memberi efek yang lebih besar

pada penurunan hasil pertanian dan perikanan. Naiknya suhu bumi sebesar 0,3OC

tiap sepuluh tahun sekali telah menyebabkan penurunan kualitas tanah, air, dan

udara. Akibat' gejala tersebut Indonesia-menderita kerugian ekonomi . sebesar . - .

424,3 juta dollar pada tahun 1990 dan tahun 2000 naik menjadi 624 juta dollar

(WHO 2006).

Jumlah kendaraan bermotor yang terus bertambah telah menyebabkan

kuantitas emisi gas buang yang dikeluarkan juga semakin banyak. Data tahun

2007 menunjukkan bahwa di Jakarta sekarang ini telah'terdapat 5,7 juta unit

sepeda motor dan 1,s juta unit mobil (SCTV 2007). Data Kementerian

Ligkungan Hidup dari tahun 2004-2006 menyebutkan bahwa telah terjadi

peningkatan kuantitas emisi gas buang yang cukup signifikan, dimana pada tahun

2004 kuantitas gas CO adalah sebesar 210.000 ppb, dan kemudian terns

meningkat tiap tahunnya, yaitu menjadi 230.000 ppb pada tahun 2005 dan

245.000 ppb pada tahun 2006 (KLH 2007).

Proses pernbakaran pada kendaraan bermotor berbahan bakar bensin

(spark ignition engine) telah dihasilkan emisi gas buang karbonmonoksida (CO)

sebesar 70 %, timbal (Pb) sebesar 100 %, hidrokarbon (HC) sebesar 60 %, dan

oksida nitrogen (NOx) sebesar 60 % (Anonymous 2007). Kendaraan bermotor

berbahan bakar solar/diesel (compression ignition engine) dihasilkan juga partikel

halus (partikulat matter) mengandung timbal yang berbahaya bagi kesehatan,

mulai dari gangguan pendengaran, penurunan IQ, gangguan ginjal, gangguan

pertumbuhan dan funysi penglihatan sanpai mengakibatkan anemia dan

kerusakan sistem saraf (Depkes 2007). Timbal merupakan logam berat yang

dihasilkan oleh kendaraan bermotor berbahan bakar bensin beradiktif

lelra etil lead (TEL) (DLLAJ 2006). Tingginya kandungan timbal pada darah

dapat menyebabkan terganggunya sistem pengikatan oksigen oleh hemoglobin

darah, selain itu zat ini sangat reaktif sehingga hemoglobin cenderung terikat oleh

timbal (Depkes 2007).

Antisipasi teknologi dalam pengurangan emisi gas buang pada kendaraan

bermotor saat ini adalah dengan memasang catalytic converter pada saluran gas

pembuangan kendaraan motor tersebut, yang berfungsi sebagai katalis

(Psyllos dan Philippopoulos 1992). Katalis berfungsi menyebabkan terjadinya

perubahan komposisi gas buang tanpa ada reaksi kimia yang nantinya berperan

untuk saling mendorong reaksi antara gas yang satu dengan yang lain, sehingga

kamdui~gc HC, ' CO, NOx lebih rendah - ' dibandingkan yang masuk'

(Psyllos dan Philippopoulos 1992). Namun converter catalis ini tidak mampu

untuk mereduksi kandungan timbal dalam gas buang, sehingga timbal dalanl

bentuk timbal oksida berbentuk debu atau partikulat yang tersebar di udara dapat

terhirup oleh manusia.? Katalis : yang terdapat pada catalyiic -converter biasanya

terbuat dari logam mulia palladium, platina dan -rhodium. yang harganya cukup

mahal yaitu mencapai Rp. 2,5 juta (Anonymous-2007).

Chitin-chitosan diketahui pula dapat mengikat logam berat zink, cadmium,

timbal dan tembaga pada pH normal (Muzzarelli dan Rocchetti 1973). Chitosan

juga diketahui mampu mengkelat ion mercury (Hg) di perairan

(Muzarelli dan Rocchetti 1974). Proses pengikatan logam berat oleh chitosan

disebabkan proses chelating akibat adanya gugus aktif NH? dan OH- yang

mengakibatkan terikatnya pb2+ (Muzzarelli 1970). Chitosan atau

(I-4)-P-D-glukosamin memiliki struktur linier dengan satu gugus amin reaktif dan

dua gugus hidroksil yang merupakan turunan dari chitin

(Zhang dan Hirano 1994). Chitin banyak terdapat pada diding sel fungi,

cangkang insekta atau serangga dan crustacea (udang-udangan)

3 i

(Sanford dan Hutching 1987). Chitin dihidrolisis dengan menggunakan asam-basa

kuat dalam air mendidih dalam waktu yang tidak terialu lama, kemudian

dilanjutkan dengan netralisasi, filtrasi, pencucian dan pengeringan. Chitosan itu

sendiri merupakan hai l deasetilisasi dari chitin (Muzzarelli 1970).

Zeolit telah diketahui mampu bertindak sebagai adsorben (penjerap).

Meltanismenya melalui proses pengikatan senyawa dan molekul tertentu yang

hanya tejadi di permukaan. Proses itu tejadi akibat adanya interaksi secara fisik

oleh gaya van der walls dan interaksi kimia dengan adanya sifat elektrostatik

(Bosasek 1970). Zeolit merupakan suatu mineral kristal silika-alumina yang

mampu menjerap Pb dari emisi gas buang sepeda motor d m keberadaannya di

Indonesia sangat melimpah (PLTR BATAN 2006). Deposit zeolit alam dan

mineral lempung di Indonesia lebih dari 200 juta ton (PLTR BATAN 2006).

Kandungan zeolit terdiri dari kation logam alkali, kerangka alumina silikat dan

air. Dibidang industri zeolit telah digunakan sebagai penjerap minyak untuk

membersihkan dari pengotor, serta pemisah gas (adsorbsi gas). Pada pemurnian

air; zeolit digunakan-sebagai agen pembersih air dan petigikat logam' berat pada . . . '

perairan dengan mekanisme sebagai penjerap. Zeolit diketahui juga mampu

bersifat sebagai katalis (Ganzerla et al. 1980).

Proses adsorsi emisi gas buang dilakukan dengan menggunakan adsorben

yang bahannya berasal dari zeolit alam dan chitosan. Penelitian ini masih sangat

terbatas dan jarang dilakukan, khususnya pengaplikasian pada emisi gas buang

kendaraan bermotor, maka penelitian ini menjadi penting dan menarik untuk

dilakukan.

1.2. Tujuan

Tujuan umum dari penelitian ini adalah mempelajari kegunaan dan potensi

zeolit alam dan chitosan sebagai adsorben pada catalytic converter monolitik.

Adapun tujuan khusus dari penelitian ini adalah

1) Membuat adsorben zeolit-chitosan dengan berbagai perlakuan konsentrasi,

kemudian uji cobakan (dipasangkan)pada catalytic converter monolitik.

2) Pengujian emisi gas buang dalam mereduksi kandungan gas

karbonmonoksida (CO), nitrogen oksida (NOx), hidrokarbon (HC), dan

timbal (Pb) untuk menentukan adsorben zeolit-chitosan yang terbaik.

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Catalytic Converter

Peningkatan kandungan ernisi gas buang di udara yang sebagian besar

disumbangkan oleh gas buang kendaraan bermotor telah memacu manusia untuk

mengembangkan teknologi yang ramah lingkungan, salah satunya dengan

pengembangan teknologi catalytic converter. Catalytic converter adalah alat yang

dipasang pada kendaraan bermotor (mobil) yang digunakan untuk mereduksi

kandungan CO, HC dan NOx menjadi gas-gas yang tidak berbahaya sebelum

dikeluarkan ke lingkungan (Anonymous 2007). Catalitic converter digunakan

secara luas sejak tahun 1960-an (Karvounis dan Assanis 1992).

Menurut Gaita dan Al-Bazi (1994) saat ini hampir semua catalytic

converter menggunakan logam mulia sebagai katalisnya, yaitu platinum dan

palladium. Perbandingan konsentrasi logam mulia tersebut dibagi dua lagi yaitu

catalytic converter logam low loading, dengan konsentrasi 370 ppm platinum,

160 ppm palladiu7n sedangkan catalytic converter logam high loading dengan

850 ppmplatinum dan 350 ppmpalladium.

Penggunaan dua logam mulia tersebut diietahui mampu mereduksi dan

mengoksidasi kandungan gas karbonmonoksida (CO) dan gas hidrokarbon (HC)

(Gaita dan Al-Bazi 1994). Peningkatan yang sangat signifikan tejadi pada

dekade 1990-an bempa desain dan efisiensi konversi gas dari catalytic converter

(Karvounis d m Assanis 1992). Pada tahun 1988 sebenarnya sudah ada penemuan

Three Way Catalis (TWC) yang juga mampu mereduksi kandungan gas buang

NOx. Logam mulia yang dipakai yaitu rhodium yang mampu mereduksi

kandungan gas NOx (Garduner et al. 1988).

Desain awal yang dipakai pada catalytic converter adalah tipe monolitik

diiana logam-logam sebagai katalis diletakkan dalam satu mang dan diletakkan

sejajar dengan laju aliran gas buang sehingga aliran panas dan transfer panas

dapat bejalan dengan baik (Lai et al. 1992). Perkembangan desain diperbaharui

dengan adanya tipe honeycomb dengan platina, palladium dun rhodium sebagai

katalis three way conversidn (TWC). Rhodium telah digunakan sebagai autokatalis

sehingga mampu mengoksidasi NOx (Gaita dan Al-Bazi 1994).

Gaita dan Al-Bazi (1994) juga menyatakan bahwa salah satu jenis

catalytic converter logam adalah tipe sarang lebah (honeycomb), dengan

rnenggunakan katalis dari logam-logam mulia seperti palladium dan platinum

yang katalisnya berbentuk granula (butiran serbuk) dengan bentuk mirip sarang

lebah (honeycomb). Catalytic converter honeycomb dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Catalytic converter honeycomb (Gaita dan Al-Bazi 1994)

Konversi penggunaan logam mulia seperti platina, palladium, dan

rhodium yang harganya sangat mahal sebenarnya telah dilakukan dengan

menggunakan A12O3 dan Si02 sebagai katalis (Bovin 1992). Model monolitik

converter yang diperkenalkan oleh Zygourakis (1989); Psyllos dan Philippopoulos

(1992); Karvounis dan Assanis (1992) memiliki fungsi dan bentuk yang cukup

sederhana. Bentuknya rnenyerupai knalpot motor yang rnerniliki panjang total

500 mm, diameter lubang inlet 55 mm, dan cement plugs (platina, rhodium dun

palladium dengan alumina silika sebagai rnatriks penyangga) yang merupakan

katalis dengan panjang 152 mm dan diameter 116 mm. Bentuk dan dirnensi

monolitik converter dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Model catalytic converter monolitik (Zygourakis 1989; Psyllos dan Philippopoulos 1992;

Karvounis dan Assanis 1992)

Laju aliran gas buang (gas flow) yang keluar dari mang mesin akan masuk

pada lubang inlet, gas buang yang masih mengandung banyak CO, NOx dan HC

tersebut akan melewati katalis. Mekanisme reaksi katalisasi yaitu dengan

mengubah komposisi gas buang yang ada dengan berbagai reaksi kimia dan

pertukaan ion (Bovin 1992), berikut adalah reaksi kataiisasi dalam catalytic

converter.

Reaksi Oksidasi dengan O2 Reaksi Air dan gas co + % 0 2 3co2 CO + H20 +CO2 + H2 HC + $4 O2+CO2 + H20

~ ~ a k ~ i okidasi ~ ~ d ~ k ~ i dengan NO Reaksi Pembentukan Kembali

CO + NO* % Nz + C02 HC + H20+C02 + H2

HC +NO+ N2 + C02 + H20 HC + HzO+CO + H2

HC+NO*N2+CO+H20

.. Jenis catalitic converfer- saat, ini yang banyak. dipakai adalah three-way -.

conversion (TWC) catalyst din katalis oksidai reduksi. ~ a & l i s TWC terdiri dari

alumina sebagai penyangga clan inti aktif logam mulia. Logam mulia yang biasa

digunakan adalahplatinum -rhodium. Katalis TWC ini berupa single katalis bed,

yang dapat mengkonversi CO, HC dan NOx secara simultan. Katalis oksidasi

reduksi berupa dual katalis bed yaitu bed pertarna untuk mereduksi NO dengan

gas CO, HC dan HZ, sedangkan bed kedua mengoksidasi CO dan HC sisa

pembakaran dengan udara (Anonymous 2007).

Perkembangan catalytic converter saat ini cukup pesat, catalytic converter

banyak digunakan oleh mobil-mobil Eropa seperti BMW, Renault, Peugeot, dan

Mersedez-Benz (Anonymous 2007). Catalytic converter tersebut memiliki

efesiensi yang sangat tinggi untuk gas NOx dan CO sebesar 90-99%, hidrokarbon

(HC) sebesar 50-90%, CH20 dan Hazart Air Pollutions (HAF's) sebesar 50-95%.

Catalytic converter logam temyata tidak mampu mereduksi kandungan timbal

(Pb), seperti terlihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Efesiensi catnlitic converter dalam mereduksi gas buang

2.2. Emisi Gas Buang

Emisi gas buang yang relatif tidak berbahaya diantaranya adalah N2, COz

dan HzO, terkecuali NOx dan COz yang dinilai mampu memicu pemanasan global

yang berakibat pada pencairan es yang ada di kutub utara. Namun pada

kenyataaannya . . , . gas-gas ini sangat berbahaya bagi kesehatan manusia. . . . . . . .

Karakteristik dari gas-gas tersebut menurut Depkes (2007) adalah :

- Karbonmonoksida (CO): gas beracun yang tidak berwama dan tidak

berbau.

- Hidrokarbon (HC) atau komponen volatil organik: dihasilkan dari ... . . . . . . . . . . . .

pembakaran yang tidak sempurna pada bahan bakar. Sinar matahari

merubah menjadi bentuk oksida, yang a k a ' bereaksi dengan .. , .

nitrogen oksida yang mampu menurunkan ketebalan ozon.

- Nitrogen oksida (NO, N02, atau NOx) berkaitan dengan asap dan

hujan asam dan dapat mengakibatkan iritasi pada membran lendir

manusia.

Kementerian Lingkungan Hidup (2007) menyatakan baliwa pencemaran

udara akibat dari emisi gas buang cendenmg semakin meningkat. Hal ini

disebabkan oleh semakin meningkatnya volume kendaraan yang ada di Jakarta.

Selain gas buang karbonmonoksida dan partikulat timbal, polutan lain seperti gas

nitrogen oksida (NOx) dan gas hidrokarbon (HC) juga meningkat dengan cepat.

Grafik peningkatan emisi gas buang di Jakarta dalam bagian pe jutalpart per

billion @pb) dapat dilihat pada Gambar 3.

2004 2005 2006

NOx

Gambar 3. Diagram kenaikan emisi gas buang kendaraan di Jakarta dalamppb (KLH 2007)

Kemacetan yang sering terjadi di kota-kota besar seperti Jakarta juga ikut

memperparah kondisi kendaraan dan kuantitas emisi yang dikeluarkan.

Bapedal Jawa Timur dan Australian AID (AusAID) (1999) menyatakan bahwa

dalam kondisi macet maka kendaraan biasanya dijalankan dengan putaran mesin

lebih besar (rpm), sedangkan putaran berpengaruh pada konsumsi bahan bakar.

Umumnya pada saat kemacetan maka emisi yang dikeluarkan akan lebih banyak

dibandingkan kendaraan saat berjalan normal.

Selain emisi yang diieluarkan kendaraan berupa gas-gas beracun seperti

karbonmonoksida, hidrokarbon dan nitrogen oksida, temyata pada gas buang juga

terdapat bahan partikulat dan timbal. Timbal (lead) dihasilkan dari bahan bakar

bensin yang mengandung tetra etil lead (TEL), yang digunakan untuk

meningkatkan nilai oktan dari bahan bakar, misalnya pada bensin. Senyawa ini

adalah sebenamya merupakan komponen timbal yang tidak habis bereaksi pada

proses pembakaran, sehingga akan ikut keluar ke udara bersama-sama asap

buangan kendaraan bermotor. Catalytic converter yang saat ini dijual dipasaran,

ternyata tidak mampu mereduksi kandungan Pb dalam gas buang

(Anonymous 2007) . Timbal ~nerupakan salah satu jenis logam berat yang memiliki bobot atom

lebih besar dari bobot atom kalsium dan densitasnya lebih besar dari 5 g/cm3.

Logam berat memiliki nomor atom 22-92 dan terdapat pada periode IVA dan

VIIA (Nurafiyati 2004). Keberadaan logam berat di lingkungan berasal dari dua

sumber yaitu dari alam (vulkanik) dan antropogenik (aktivitas manusia). Sumber

antropogenik berasal dari aktivitas manusia, misalnya industri pertambangan, cat,

penapisan logam, baterai, kaleng, d m yang merupakan sumber cukup besar adalah

pembuangan gas kendaraan bermotor.

Peningkatan kadar timbal di udara sangat dipengaruhi oleh emisi gas

. buang.kendaraan bemiotor yang menggunakan bensin yang mengandung timbal

tetra etil lead. Stoker dan Seager (1972) dalarn Nurafiyati (2004) menyatakan

bahwa senyawa-senyawa timbal yang dikeluarkan oleh proses pembakaran bensin

pada kendaraan bermotor cukup banyak jenisnya, tetapi yang paling besar yaitu

.. - timbal oksida.(PbOx). Jenis-jenis senyawa timbal yang ada pada asap knalpot

kendaraan bermotor dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Senyawa timbal (Pb) pada asap knalpot

Sumber : Stoker dan Seager (1972) dalam Nurafiyati (2004)

Di setiap negara jurnlah timbal yang dicampurkan dalam bensin berbeda-

beda. Harrison dan Laken (1981) dalam Faiz et al. 1996) menyatakan di

Indonesia setiap liter bensin yang memiliki nilai oktan 87 dan 98 masing-masing

mengandung 0,70 g dan 0,80 g senyawa Pb-tetrametil atau Pb-tetraetil.

Standar di Amerika Serikat hanya 0,13 g, Jerman 0,15 g, Jepang 0,31g, Australia,

Norwegia, Swiss dan Inggris 0,4 g.

2.3 Clritin-Cltitosarz

Chitin merupakan turunan selulosa amino terbesar kedua di alam, chitin

misalnya banyak terdapat pada dmding sel fungi, cangkang insekta atau serangga

dan crustacea (udang). Turunan dari chitin yaitu chitosan. Nama chitin berasal

dari bahasa yunani yaitu "chiton" yang artinya mantel swat (coat of mail)

(Lower, 1984 dalam Shahidi et al. 1999). Chitin merupakan biopolimer dalam

eksoskeleton invertebrata. Chitin atau poly-P-(1-4)-N- asetyl glukosamin terdapat

dalam invertebrata laut, serangga, fungi dan jamur. Perbandingan s tddur kimia

chitin pada bagian a dan chitosan pada bagian b, dapat dilihat pada Gambar 4.

a CII, ~.'II, I 10

I ' co

it-

Gambar 4. S h ~ h molekul (a) chitin dan (b) chitosan (Prashanth dan Tharanathan 2007)

Chitin-chitosan merupakan senyawa kimia yang mudah menyesuaikan

din, hidrofilik, memiliki reaktivitas kimia yang tinggi (karena mengandung gugus

OH dan gugus NH2) untuk ligan yang bervariasi (sebagai pewarna dan penukar

ion). Ketahanan kimia yang dimiliki chitosan juga cukup baik. Chitosan larut

dalam asam, tetapi tidak larut dalam basa, serta tidak larut dalam media campuran

asam basa (Muzarelli 1974).

Chitosan memiliki 3 tipe gugus fungsi yang reahif, yaitu sebuah gugus

amino yang baik, gugus hidroksil primer dan gugus sekunder pada posisi C-2,

C-3, dan C-6 secara berumtan (Fumsaki et al. 1996 dalam Shahidi et al. 1999).

Chitosan juga mengandung gugus polar dan nonpolar sehingga reaktivitasnya

tinggi, yang menyebabkan dapat mengikat air dan minyak. Melihat chitosan

mernpunyai gugus aminNH yang reaktif dan gugus hidroksil yang banyak serta

kemampuannya membentuk gel maka chitosan dapat berperan sebagai komponen

reaktif; pengkelat, pengikat, pengabsorbsi, penstabil, pembentuk film, penjernih,

flokulan, koagulan (Shahidi et al. 1999). . . . Chitin-chitoson dalam perkembangaimya telah . dimanfaatkan dalam

berbagai bentuk dan tujuan. Chitosan telah diaplikasikan sebagai koagulan dalam

pengolahan limbah cair perikanan, untuk menanggulangi masalah pencemaran

(Rosita 2005) menyebutkan chiiosan mampu mengikat senyawa organik yang ada

,di perair- chitosan juga mampu mengkelat logam berat Pb sebesar 0,02 ppm.

Mekanisme ckelating digunakan oleh gugus amin dan gugus hidroksil.

Chitosan telah dkanfaatkan sebagai pengikat Hg pada perairan yang tercemar

logam berat (Muzarelli dan Rocchetti 1974). Adanya penurunan nilai kandnngan

merkuri (Hg) ini disebabkan pembentukan senyawa kompleks oleh chitin.

Pembentukan kompleks senyawa khelat tersebut mula-mula mempakan suatu

detoksifikasi (proses hilangnya sifat racun suatu zat beracun melalui proses

biokimiawi atau proses lain (Muzarelli 1970).

Melalui reaksi pengikatan (chelating), chitin mampu menyerap logam

berat merkuri, ha1 ini diungkinkan dengan adanya gugus CHzOH dan

NHCOCH3 yang mempakan gugus yang dapat mengikat ion logam

(Muzarelli dan Rocchetti 1974).

Pembentukan khelat melalui reaksi antara chitin dengan ion logam, yang

dalam proses ini akan menyebabkan ion logam kehilangan sifat ionnya dan

dengan demikian juga akan kehilangan sebagian besar sifat toksiknya. Kompleks

yang terjadi oleh pembentukan khelat ini dengan logam merkuri memang cukup

mantap dan relatif tidak toksik. Senyawa tersebut dapat dipadukan dengan

komponen lain sehingga membentuk campuran yang memiliki kemampuan

mengabsorbsi lebih kuat dan digunakan dalam mengabsorbsi logam berat

(Kawamura et al. 1993).

Chitin-chitosan diketahui pula dapat mengikat logam berat Hg dan Pb

(Rosita 2005). Muzarelli (1970) menyatakan bahwa pengikatan ion logam (metal)

oleh chitosan terjadi akibat dari pertukaran ion hidrogen (HC) yang ada di logam

dengan gugus reaktif NHY dan OH- pada chitosan. Proses pengikatan gugus

logam pb2+ dapat dilihat pada Gambar 5.

Gambar 5. Mekanisme pengikatan timbal oleh chitosan (Muzarelli 1970)

2. 4 Zeolit

Zeolit biasanya ditulis dengan rumus kimia oksida atau berdasarkan satuan

sel kristal M2/,,0 A1203 a Si02 b H2O atau Mcl, {(A102),(Si02)d} b HzO. Huruf n

adalah valensi logam, a dan b adalah molekul silikat dan air, c dan d adalah

jumlah alumina tetrahedral dan silika. Rasio dlc atau Si02/A120 bervariasi dari

1-5 (Tamzil2006).

Dasarnya pada zeolit terdapat perbedaan perbandingan antara silika dan

alumina yang terkandung (Dyer 1970). Dinamakan X-zeolit jika kandungan silika

dan alumina sekitar 2.4:l dan Y-Zeolit jika perbandingannya 5 : 1. Ward (1969)

mengatakan bahwa Y-zeolit lebih aktif dibanding dengan X-zeolit. Y-zeolit

memiliki kemampuan elektrostatik yang lebih kuat dan bilangan browsted yang

lebih tinggi. Perbedaan juga dilihat dari radius pori dan bilangan valensi

peitukaran ion (Dyer 1970). Mineral zeolit yang paling umum dijunlpai adalah

klinoptirotit, yang mempunyai iumus kimia (Na3K3)(AlsSi3~072).24H2

(Tamzil 2006). Ion ~ a + dan K+ merupakan kation yang dapat dipertukarkan,

sedangkan atom A1 dan Si merupakan struktur kation dan oksigen yang akan

membentuk struktur tetrahedron pada zeolit (Tamzil2006).

Molekul-moleM air yang terdapat dalam zeolit merupakan molekul yang

mudah lepas. Zeolit tidak dapat diidentifikasi hanya berdasarkan analisis

komposisi kirnianya saja, melainkan hams dianalisis struktumya. Struktur kristal

zeolit dimana semua atom Si dan A1 dalam bentuk tetrahedra (T04) disebut Unit

Bangun Primer, zeolit dapat diidentifkasi berdasarkan Unit Bangun Sekunder

(UBS) sebagaimana terlihat pada Gambar 6.

Gambar 6. Struktur zeolit tetrahidral alumina silika (T04) (PLTR Batan 2007)

Pemanfaatan zeolit telah banyak dilakukan diantaranya dalam bidang

pertanian, zeolit digunakan sebagai odour control, dan campuran pakan temak.

Dalam bidang industri zeolit digunakan sebagai penyerap minyak dan spills, serta

separasi gas (Tamzil 2006). Pada pemurnian air, zeolit digunakan sebagai agen

pembersih air dan pengikat logam berat pada perairan. Selain sebagai penyerap,

zeolit juga mampu bersifat sebagai katalis (Bosasek 1970).

Boreskov (1979) mengatakan bahwa struktur pori pada zeolit mampu

diaplikasikan sebagai adsorben, katalis, sifat ion excange yang dimiliki

memperkuat sifat katalis tersebut. Boreskov (1979) juga mengatakan dengan mesh

yang lebih halus, maka pori yang dimiliki juga semakin banyak dan luas

pemukaan penyerapan juga semakin besar sehingga berpengaruh terhadap

aktivitas adsorbsinya. Zeolit memiliki sifat yang dimungkinkan untuk

dimodifikasi sebagai katalis, adsorben, penukar ion, maupun sebagai pengemban

logam aktif (Othmer 1995).

Zeolit sebagai adsorben (penjerap) adalah pengikatan senyawa dan

molekul tertentu yang hanya terjadi di permukaan. Proses itu tejadi akibat

adanya interaksi secara fisik oleh gaya van der walls dan interaksi kimia dengan

adanya sifat elektrostatik (Bosasek 1970). Zeolit juga mampu bertindak sebagai

katalis dalam mereduksi kandungan gas buang berbahaya dari asap kendaraan

bermotor.

Weller (1970) menyatakan bahwa zeolit telah digunakan pada pemurnian

dan penyerapan 0 2 pada temperatur tinggi; Zeolit juga. telah digunakan sebagai . - . .

agen penyaring HC dan CO pada gas karena zeolit sendiri yang mampu

melakukan pertukaran kation (Andronikashvili et al. 1970). Forster et al. (1970)

juga menyatakan bahwa zeolit telah digunakan sebagai agent adsorben CO. Zeolit

juga menjadi bahancampuran filter pada rokok, penyerapan gas dan penghilangan

warna dari cairan gula pada pabrik gula (Tamzil2006).

2.5. Karateristik Campuran (Komposit) Zeolit Alam dan Cltitosarr

Pencampuran antara zeolit dan chitosan pada dasarnya adalah

pencampuran elemen solid dan gel. Pencampuran ini juga merupakan campuran

antara komponen anorganik dan organik. Yuan et al. (2007) menyatakan bahwa

pada proses pencampuran zeolit dan chitosan terjadi deformasi, yaitu

pembentukan mabiks polimer dari reaksi solid dan gel. Ikatan yang terbentuk

antara komponen organik (larutan chitosan) dan anorganik (zeolit) adalah ikatan

kovalen yang te rjadi pada permukaan zeolit.

Wu et al. (2007) menyatakan bahwa chitosan telah digunakan dan

dikombinasikan dengan partikel-partikel seperti zeolit, silica, zirconia. Zeolit

menjadi pilihan utama karena mernilii diameter pori-pori (A0) yang banyak,

biaya murah dan sangat mudah Cfleksibel) untuk d i b a h konfigurasi dan sifat

molekulnya dengan beberapa aktivasi (panas, asam, basa). Zeolit bersifat lebih

aktif apabila pada permukaan dan pori-pori zeolit terdapat suatu senyawa yang

berfungsi sebagai agent. Penambahan larutan chitosan diharapkan mampu

bersifat sebagai agent yang mampu mempercepat proses adsorbsi dan katalisis.

Mekanisme penambahan larutan chitosan sebagai agent pada zeolit dapat dilihat

pada Gambar 7.

Gambar 7. Mekanisme larutan chitosan sebagai adsorben pada permukaan zeolit (Wu et al. 2007)

Wu et al. (2007) menyatakan bahwa pada proses pencampuran antara

molekul zeolit dan laruran chitosan terjadi ikatan silang antara gugus-gugus

fungsi yang ada pada zeolit dan chitosan. Zeolit yang sudah memiliki gugus

organosilane (Si-OH) pada permukaan zeolit membuat zeolit lebih aktif dan

mampu berikatan dengan gugus OH- dan NH-pada chitosan. Prosesnya yaitu saat

zeolit akan tercampur dengan larutan chitosan lnaka akan terjadi ikatan hidrogen

dengan polimer chitosan, atau terjadi interaksi ionik asam-basa yang dibentuk

oleh gugus OH- dan NH- pada chitosan. Mekanisme ikatan silang antara zeolit dan

larutan chitosan dapat dilihat pada Gambar 8.

1.11 1- I

Gambar 8. Mekanisme ikatan antara zeolit dan chitosan (Wu et al. 2007)

Yuan et al. (2007) dan Wang et al. (2008) dalam penelitiannya

menyebutkan berdasarkan analisis Scanning Electron Microscopy (SEM) dari

chitosan dan campuran (komposit) zeolit dan chitosan (membran buatan) terlihat

bahwa pada zeolit mumi, struktur pe~mukaan chitosan lebih longgar, tidak

kompak, dan masih banyak mang kosong @on-pori). Pada analisis SEM setelah

dilakukan pencampuran zeolit dan larutan chitosan, struktur perrnukaan terlihat

lebih padat dan lebii kompak. Ini artinya pencampuran antara polimer organik

(chitosan) sebagai pengisi Cfiller) pada zeolit berlangsung baik. Hasil analisis

SEM komposit zeolit dan chitosan dapat dilihat pada Gambar 9.

Gambar 9. Hasil analisis SEM komposit zeolit dan chitosan (Yuan et al. 2007 dan Wang et al. 2008)

Berdasarkan analisis Fourir Transformation InfLared (FT-IR), Wu et al.

(2007) menyebutkan bahwa pada chitosan (CS) mumi panjang gelombang utama

pada kisaran 3400 cm-', 1650 cm-' dan 1550 cm-' yang menunjukkan pada gugus

hidroksil, amine I dan amine 11. Pada panjang gelombang 1070 cm-', 1380 cm-'

dan 1160 cm-' menunjukkan ikatan C-0, ikatan CH< dan ikatan C-0-C asimetrik.

Hasil FT-IR chitosan mumi (CS) dan campuran chitosan zeolit (CS-Nay 40%)

dapat dilihat pada Gambar 10.

Gambar 10. Hasil FT-IR chitosan murni (CS) dan komposit zeolit dan chitosan (CS-Nay 40%) (Wu et al. 2007)

Setelah chitosan dicampur dengan zeolit 40 % (CS-Nay 40%), maka

panjang gelombang menghasilkan utama 3400 cm-I, 1650 cm-' dan 1550 cm-I,

intensitasnya menurun karena te rjadi interaksi antara gugus OH- dan NH'- pada

chitosan dengan gugus OH-, NH- pada zeolit. Penambahan zeolit mengakibatkan

panjang gelombang 1070 cm-' dan 1027 cm-' pada chitosan mumi (CS), berubah

menjadi 1022 cm-'. Perubahan panjang gelombang ini menunjukkan terjadinya

reaksi pembentukan (ikatan) antara zeolit dan larutan chitosan.

3. METODOLOGI

3.1 Waktu dan Ternpat

Penelitian dilakukan pada bulan Mei-Agustus 2007, bertempat di

Laboratorium Manajemen Industri, Departemen Teknologi Hasil Perairan,

FPIK-IPB dan Laboratorium Bio-Komposit Fahutan IPB sebagai tempat

pembuatan adsorben zeolit-chitosan. Laboratorium Analisis Tanah Departemen

Tanah dan Sumberdaya Lahan Faperta IPB sebagai tempat analisis kandungan

timbal (Pb) dalarn gas buang, bengkel uji emisi PT Astra International Daihatsu

Bogor sebagai tempat uji emisi gas karbonmonoksida, hidrokarbon dan nitrogen

oksida (surat keterangan magang dan penelitian dapat dilihat pada Lampiran l),

F-Tecnopark IPB, PAU IPB, sebagai tempat preparasi zeolit. Bengkel motor

Hartono, Ciomas Bogor sebagai tempat pembuatan model catalytic converter

monolitik (swat keterangan dapat dilihat pada Lampiran 2).

3.2. Mat ,. . . . : . . . . . . . . . . . .

Alat y.ang digunakan dibagi menjag dua bagian yaitu alat yang digunakan

dalam pembuatan model catalytic converter monolitik yang meliputi: skrup,

obeng, tang, las listrik dan mw, sementara itu alat yang digunakan untuk

pengujix , adalah ..atomic . absorbsion spechofotomehy jame . (AAS) LOD . .

0,001 ppn~, neraca analitik, eksikator, oven (suhu minimal 60°C), tanur (suhu

250°C), cawan porselen, cawan petri, labu ukur, tabung reaksi, pompa penghisap

dengan kecepatan hisap 5 literlmenit, dish mill (penghalus zeolit) dan stop watch.

Alat-alat lain yang sangat penting dalam penelitian ini meliputi model

catalytic converter monolitik, tecnotester, dan mobil Daihatsu Xenia Li 2004.

Secara lengkap karakteristik alat-alat tersebut adalah

3.2.1 Catalytic converter monolitik

Model catalytic converter yang digunakan dalam penelitian emisi gas

buang ini mengacu pada penelitian Zygourakis (1989),

Psyllos dan Philippopoulos (1992), dan Karvounis dan Assanis (1992) yaitu

catalytic converter tipe monolitik. Psyllos dan Philippopoulos (1992) menyatakan

bahwa catalytic converter monolitik memiliki beberapa keunggulan, diantaranya

tingkat kehilangan panas (heat loss) akibat dari radiasi hanya 3-5%, radiasi yang

terlalu besar akan mempengaruhi temperatur adsorben dan efisiensi konversi

emisi gas buang, akibatnya proses konversi akan menjadi lebih lambat.

Karvounis dan Assanis (1992) menyatakan setidaknya ada 2 macam perpindahan

panas yang terjadi yaitu konduksi dan konveksi. Pada monolytic converter

terdapat transper panas dan massa secara konduksi panas, konveksi, dan radiasi

sehingga terjadi reaksi kinetik isotermik yaitu reaksi fisika penyesuaian suhu

antara lingkungan dan sistem (Psyllos dan Philippopoulos 1992).

Panjang total dari model catalytic converter monolitik adalah 390 mm,

diukur dari lubangflow in dan akhir lubangflow out. Diameter lubangflow in dan

diameter lubang flow out dibuat sekitar 60 mm. Adsorben zeolit dan chitosan

diletakkan pada tengah knalpot dengan diameter sekitar 100 mm. Model catalytic

converter monolitik yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada

Gambar 1 I.

+ Glass wool

Gambar 1 1. Model catalytic converter monolitik (Zygourakis 1989; Psyllos dan Philippopoulos 1992;

Karvounis dun Assanis 1992)

3.2.2 Tecnotester

Tecnotester atau yang lebih dikenal dengan CO tester, merupakan alat

yang digunakan dalam menentukan kuantitas emisi gas buang yang dikeluarkan

oleh kendaraan bermotor. Tecnotester memilii beberapa keunggulan yaitu mudah

pengoperasiannya dan hasil perhitungan yang cepat dan akurat. Alat ini hanya

digunakan dalam pengujian emisi gas buang berupa gas yaitu karbonmonoksida

(CO), hidrokarbon (HC), karbondiokasida (COz), oksigen (O*), dan nitrogen

oksida @Ox).

Tecnotester yang digunakan dalam penelitian ini adalah tecnotester yang

sudah terkalibrasi dengan baik dan digunakan dalam pengujian emisi di setiap

bengkel mobil PT Astra Intenational Daihatsu. Mekanismenya yaitu, gas buang

yang keluar dari ruang bakar akan terhisap oleh penghisap pada tecnotester,

kemudian tecnotester menghitung secara otomatisldigital kandungan emisi yang

ada pada sampel udara tersebut. Nilai yang terukur akan tampak pada layar.

Tecnotester yang digunakan dalam penelitian ini tarnpak pada Gambar 12.

A : tampak depan B: tampak belakang

Gambar 12. Teenotester

Adapun spesifikasi khusus dari tecnotester ini adalah alat ini dibuat oleh

Daihatsu Jepang pada tahun 2003 tipe Modd 488, memiliki suhu operasi

sekitar 5-40°C, tekanan 5 kpa dan kemampuan penghisapan gas buang (pump)

8 literhenit. Tecnotester ini juga sudah memiliki digital printing sehingga hasil

pengujian dapat terlihat dengan baik sehingga tercatat dan dapat dilihat dalam

kertas cetak.

3.2.3 Daihatsu Xenia Li 2004

Mobil Daihatsu Xenia Li tahun 2004 memiliki 5 pintu dengan penggerak

dua roda. Daihatsu Xenia 2004 memiliki lima kecepatan dengan perpindahan gigi

manual. Tipe mesin yang digunakan Xenia Li 2004 adalah K3-DE. Mesin K3-DE

memiliki spesifikasi 4-silinder in-line, 16 katup dengan torsi maksinlal 117 Nm

pada 3200 rpm. Memiliki kemampuan mesin 1000 cc dan sudah menggunakan

sistem injeksi pada mang bakamya. Kendaraan Daihatsu Xenia Li 2004 yang

digunakan dalam pengujian emisi gas buang dapat dilihat pada Gambar 13.

Gambar 13. Kendaraan uji, Daihatsu Xenia Li tahun 2004

Sistem bahan bakar Daihatsu Xenia Li 2004 telah menggunakan sistem

fie1 returnless, sistem ini dapat mengurangi emisi penguapan. Memakai quick

connector yang menghubungkan pipa bahan bakar dengan selang bahan bakar.

Selain itu pompa bahan bakar assay yang terintegrasi dengan saringan bahan

bakar, pressure regulator, dan fuel sender gauge, ha1 ini meniadakan bahan bakar

yang kembali ke tangki bahan bakar dari mang mesin, sehingga mampu mencegah

naiknya temperatur di dalam tangki bakar. Sistem injeksi yang dipakai yaitu

jenis 4-hole sebagai tempat atomisasi bahan bakar, resistensi coil pada suhu 20°C

bernilai 12 Ohm. Dengan sistem injeksi maka jumlah bahan bakar yang masuk

dalam m g bakar dengan tekanan 250 kpa, 2,5 ~ ~ f f c m ~ sebanyak 184 cclmenit.

3.3. Bahan

Bahan yang digunakan dalam pembuatan disain catalytic converter

monolitik dan adsorben zeolit-chitosan yaitu: plat senglstainless steel, glass wool,

tepung tapioka, zeolit halus (100 mesh) dengan spesifikasi yang dapat dilihat

pada Larnpiran 3, dan chitosan serbuk (30 mesh) dengan spesifikasi yang dapat

dilihat pada Larnpiran 4. Bahan yang digunakan dalam pengujian timbal pada gas

buang adalah bensin bertimbal, asam nitrat (HN03, 65 % analisis), dan asam

asetat 2 % untuk melarutkan chitosan.

3.4 Metode Penelitian

Penelitian yang dilakukan adalah pembuatan adsorben dengan kombinasi

zeolit dan chitosan. Dilakukan pengujian tingkat efektivitas adsorben tersebut

pada catalytic converter monolitik untuk mengadsorbsi emisi gas buang dan

partikulat timbal kendaraan bermotor dengan standar uji emisi yang disesuaikan

menurut standar nasional Indonesia (SNI) dan Astra International (standar

kuantitas menurut SNI 09 -7118.3 -2005 dan PT Astra International Daihatsu

dapat dilihat pada Lampiran 5).

Proses pembuatan adsorben mengacu pada penelitian pembuatan adsorben

arang aktif dari kayu sengon yang telah dilakukan Pari (1996) dalam Yunianto

(2006) dengan modifkasi. Adsorben memiliki diameter 100 mm, ketebalan 4 mm,

dan diameter lingkaran kecil sebesar 5 mm. Adanya lubang (diameter kecil)

dimaksudkan untuk memperlancar laju aliran gas buang. Jurnlah lubang kecil

disesuaikan dengan diameter adsorben itu sendiri dan mengacu pada penelitian

aplikasi karbon aktif untuk pereduksi emisi gas buang (Murhadi 2006). Adapun

dimensi dan bentuk dari adsorben dapat dilihat pada Gambar 14.

Keterangan : Tebal4 mm, diameter 100 mm, dan diameter lingkaran kecil5 mm.

Gambar 14. Model adsorben zeolit-chitosan

Pembuatan adsorben diawali dengan preparasi zeolit. Zeolit dihaluskan

ukurannya hingga 100 mesh dengan alat dish meal. Setelah proses pengecilan

(penghalusan) ukuran selesai dilakukan, kemudian dilakukan aktivasi panas

berdasarkan Shang dan Lee (1994). Aktivasi panas dilakukan dengan pengeringan

tanur pada suhu 250°C selama 24 jam. Pada aktivasi panas mekanisme yang

terjadi adalah proses menghilangkan molekul air dari dalam rongga permukaan

sehingga menyebabkan medan listrik meluas ke dalam rongga utama dan akan

efektif berinteraksi dengan adsorbat.

Jumlah molekul air ini sesuai dengan jumlah pori-pori atau volume ruang

hampa yang akan terbentuk bila sel kristal zeolit tersebut dipanaskan, maka ruang

yang telah hampa tersebut selanjutnya dapat mengadsorpsi adsorbat. Dilakukan

preparasi pada chitosan yang berbentuk serbuk 30 mesh dengan inelarutkannya

pada asam asetat 2% sebanyak 50 ml hingga larut sempurna. Kombinasi berat

chitosan serbuk yang dilarutkan adalah 0, 5, 10, 15, dan 20 gram. Dilakukan

pencampuran antara zeolit dan larutan chitosan, agar pengikatan lebih kuat maka

digunakan tepung tapioka cair 5 ml sebagai perekat. Kombinasi konsentrasi

antara jumlah zeolit dan chitosan yang digunakan dalam penelitian dapat dilihat

pada Tabel 3.

Campuran tersebut kemudian dilakukan pencetakan dan dilakukan

pengeringan oven suhu 60°C selama 24 jam. Bentuk adsorben zeolit-chitosan

dapat dilihat pada Gambar 15.

Tabel 3. Kombinasi zeolit dan chitosan yang digunakan pada penelitian

Gambar 15. Bentuk adsorben zeolit-chitosan yang dipakai dalam penelitian

No.

1.

2.

3.

4.

5.

Komposisi (%)

Zeolit (gram)

100

95

90

85

80

Serbuk chitosan (gram) yang dilarutkan dalam asam asetat 2%

sebanyak 50 ml

0

5

10

15

20

Adsorben zeolit-chitosan ini kemudian di instalasi (dipasang) tepat

di tengah tabung catalytic converter monolitik dengan jarak 50 rnm dari masing-

masing sisi. Adsorben zeolit-chitosan yang dipasangkan sebanyak satu keping dan

diletakkan vertikal pada saluran catalytic converter monolitik. Adsorben

zeolit-chitosan yang sudah terinstalasi dengan catalytic converter monolitik

kemudian diletakkan pada ujung knalpot saluran pembuangan gas (exhaust pipe)

kendaraan uji, sehingga gas buang yang mengandung emisi terlebih dahulu

melewati catalytic converter monolitik dengan adsorben zeolit-chitosun. Kondisi

awal kendaraan saat pengujian yaitu mesin mobil hidup dalam keadaan putaran

normaVidle (1500 rpm), suhu saluran gas buang setelah 5 menit pemanasan mesin

sekitar 1 3 0 ~ ~ . Rata-rata suhu saluran gas buang selama penelitian yaitu 250°C.

Lama pengoperasian mesin mobil pada saat pengujian yaitu 1 hari. Penempatan

adsorben zeolit-chitosan pada catalytic converter monolitik dapat dilihat pada

Gambar 16.

C Adsorben zeolit-chitosan

Adsorben zeokt-chitosan

Gambar 16. Penempatan adsorben zeolit-chitosan

Pengujian emisi gas buang dilakukan dengan tecnotester untuk emisi gas

buang ben~pa gas karbonmonoksida (CO), hidrokarbon (HC), dan nitrogen oksida

(NOx). Diagram alir penelitian dapat dilibat pada Gambar 17.

Zeolit (3 I Penghalusan ukuran

100 mesh I Aktivasi zeolit dengan panas

tanur (250°C, 24 jam)

Penetapan jumlah Zeolit (100,95,90, 85, dan 80 gram)

Chitosan serbuk

Penghalusan ukuran 30 mesh - Pelarutan serbuk chitosan

0,5, 10, 15,20 gram (dalam asarn asetat 2% sebanyak 50 ml)

I Kombinasi larutan chitosan I

Penambahan Pencampuran* cairan tepung

(zeolit dan larutan chitosan) tapioka (5 ml)

I Pencetakan dan pengepresan I

Pengeringan oven* (suhu 60°C, 24 jam)

+ Instalasi adsorben

zeolit dan chitosan pada knalpot I

Pengujian Emisi gas Buang (mobil Daihatsu Xenia Li 2004)

- Gas CO, HC, NOx dengan alat Tecnotester - Timbal (Pb) dengan alat atomic absorbtion

spectrofotomefiy (AAS)

Keterangan : tanda * : merupakan bagian yang diiakukan modifikasi

C_I) = bahan jadi (benda) (1 = proses

Garnbar 17. Diagram alir penelitian (modifikasi Yunianto et al. 2006)

Perhitungan efektivitas dilihat dari persentase penurunan emisi gas buang

dari kadar emisi awal dan kadar emisi akhir setelah diberi perlakuan catalytic

converter dengan adsorben zeolit-chiiosan (rumus perhitungan dapat dilihat pada

prosedur pengujian). Data yang diperoleh agar tepat dan akurat, dalam setiap kali

proses pengujian, adsorben yang digunakan berbeda (sekali pakai).

3.5 Prosedur Pengujian

3.5.1 Aktivasi Zeolit ( Zhang dan Lee 1994)

Aktivasi zeolit mempakan salah satu tahapan penting, agar sifat adsorben

zeolit meningkat. Sifat adsorben zeolit berhubungan dengan jurnlah dan besar

pori-pori pada permukaan zeolit (surface area). Sifat fisik dan kimia yang telah

diketahui dari spesifikasi zeolit adalah kandungan alumina-silika dan cation

excange capasity (CEC). Zeolit dilakukan penghalusan ukuran sampai 100 mesh,

dilakukan 2 tahap penting yaitu penentuan kadar air dan aktivasi zeolit itu sendiri

Menumt AOAC (1995), prinsip penetapan kadar air yaitu zeolit (sampel)

yaitu dengan mengeringkan sampel. dalam oven 100-105 OC: sampai diperoleh

berat yang tetap. Analisis kadar air dilakukan dengan metode oven. Sampel

ditimbang sebanyak 5 gram dan ditempatkan dalam cawan yang sebelumnya telah

dikeringkan dan diketahui beratnya. Contoh dikeringkan d a l a oven pada suhu

105 OC selama 6 jam,. kemudian didinginkan dalam desikator lalu ditimbang. . - . .

Penimbangan dilakukan sampai diperoleh berat yang konstan.

.A - B Kadar air (%) = x 100 %

A Keterangan : A = berat sampel mula-mula

B = berat sampel setelah dieringkan

Zeolit yang digunakan dalam penelitian ini merupakan zeolit alam,

sehingga periu preparasi dan aktivasi agar kemampuan adsorbansinya semakin

meningkat, aktivasi yang dilakukan pada penelitian ini adalah aktivasi panas.

Menurut Zhang dan Lee (1994), mekanisme aktivasi yaitu dengan membersihkan

zeolit dari kototan-kotoradpartikel lain, kemudian zeolit dimasukkan dalam tanur

dengan suhu 250°C selama 24 jam. Aktivasi dilakukan untuk menghilangkan

kotoran, mineral, partikel yang masih menempel pada permukaan zeolit dan juga

menghilangkan molekul air yang masih ada dalam pori-pori zeolit.

3.5.2 Pengukuran Emisi Gas Buang CO, HC dan NOx (SNI 09-7118.3-2005)

Proses pengukuran kadar ernisi gas buang ini mengacu pada standar yang

telah ditentukan oleh PT Astra International dan standar nasional Indonesia (SNI),

No. SNI 09-7118.3-2005. Pengukuran emisi gas buang dilakukan dengan alat

tecnotester. Tecnotester terlebih dahulu dihidupkan selama 10 menit. Alat ini

kemudian akan melakukan kalibrasi manual sehingga nilai-nilai emisi gas buang

bernilai nol. Tecnotester memiliki suhu operasi sekitar 5-40°C, tekanan 5 kpa

(kilopascal). Tecnotester memiliki pipa penghisap kecil dengan kapasitas hisap

gas buang (pump) 8 literlmenit.

Catalytic converter monolitik dengan adsorben zeolit-chitosan dipasang

pada knalpot saluran pernbuangan gas (exhaust pipe) kendaraan uji, sehingga gas

buang yang mengandung emisi terlebih dahulu melewati catahtic converter

monolitik dengan adsorben zeool-chitosan. Pengukuran kuantitas emisi gas buang

dilakukan dengan rnemasukkan pipa penghisap tecnotester kedalam saluran gas

buang vow out) catalyrzc converter monolitik selarna 5 menit. Gas buang yang

sudah berinteraksi langsung dengan adsorben pada catalytic converter monolitik

yang diserap oleh tecnotester, kemudian tecnotester menghitung secara digital

(otomatis) kadar emisi gas buang yang meliputi CO, HC, NOx. Efektivitas

adsorben dil iat dengan membandingkan kadar ernisi gas buang sebelum dan

sesudah instalasi adsorben I catalytic converter monolitik.

Efektivitas Adsorben emisi gas buang (SNI 09-7118.3-2005)

Efektivitas adsorben diukur berdasarkan tingkat persentase adsorbsinya

terhadap emisi gas buang dan partikulat timbal. Rumus untuk mengukur

efektivitas adsorben adalah sebagai berikut:

% Emisi Gas Teradsorpsi = C1- C2 I C1 x 100%

Keterangan :

C1 = kadar ernisi gas awal (tanpa perlakuan)

C2 = kadar emisi gas setelah perlakuan dengan adsorben

3.5.3 Pengukuran Kadar Timbal (Pb) (SNI 09-7118.3-2005)

Prosedur dilakukan dengan metode stek sampling. Metode ini dilakukan

dengan mengambil contoh gas buang langsung dari knalpot. Gas tersebut

kemudian di analisis kandungan timbalnya. Pengambilan sampel dilakukan

dengan memodifikasi metode berdasarkan SNI (Standar Nasional Indonesia)

1834-85. Timbal dalam gas buang kendaraan bermotor diambil menggunakan

asam nitrat (HN03) 1%. Sampel dianlbil dalam dua kondisi yaitu pada knalpot

tanpa adsorben dan knalpot dengan adsorben.

Persiapan Awal

Persiapan awal dalam pelaksanaan pengujian adalah menyiapkan bahan

dan peralatan yang.digunakan dalam pengujian, seperti tabung pengumpul, tabung

reaksi, dan stopwatch, sedangkan bahan yang dipakai adalah HN03 IN. Pada

proses penangkapan Pb, yang terkandung dalam asap knalpot menggunakan

HN03 1N sebagai pelarut, ha1 ini dikarenakan HN03 mampu mengikat Pb

menjadi Pb(NO3)~,(Vogel .. .. . 1990 , . . dalam Yunianto 2006). . . Persiapan . yang . . . dilakukan . .

pada kendaraan adalah memanaskan mesin selama 10 menit.

Penentuan kadar timbal pada kontrol (Tanpa adsorbeit)

Proses penangkapan kadar timbal pada asap dilakukan dengan memasang

. tabung. pengumpul (asap) pada lubang. knalpot dengan kondisi mesin pada

perputaran stasioner (idle), dengan 1500 rpm. Kandungan timbal pada asap akan

masuk kedalam larutan asam nitrat yang sangat cepat.berekasi dengan timbal,

sehingga kadar timbal total pada asap dapat diukur dengan melihat kadar timbal

pada larutan tersebut. Dalarn proses pengujian usahakan keadaan mesin pada

keadaadputaran stasioner. Proses pengujian dilakukan selama 5 menit, setelah

proses pengujian selesai dilakukan kemudian matikan mesin dan tampung asam

nitrat (HN03) tersebut pada tabung reaksi.

Penentuan kadar timbal pada knalpot dengan ahorben

Proses pengujian yang dilakukan pada kendaraan dengan knalpot sudah

terinstalasi adsorben pada prinsipnya sama. Proses penangkapan kadar timbal

pada asap dilakukan dengan memasang tabung pengumpul (asap) pada lubang

knalpot dengan kondisi mesin pada perputaran stasioner (idle) 1500 rpm. Gas

yang mengandung timbal yang terkandung dalarn asap knalpot akan terlebih

dahulu melewati adsorben yang ada, kemudian masuk kedalam larutan asam nitrat

@No,). Perbandingan antara kadar ti~nbal sebelum dan sesudah instalasi

adsorben menunjukkan efektivitas adsorben dalam menyerap timbal. Saat proses

pengujian usahakan keadaan mesin pada keadaanlputaran stasioner. Proses

pengujian dilakukan selama 5 menit, setelah proses pengujian selesai dilakukan

kemudian matikan mesin dan tampung asam nitrat (FIN@) tersebut pada tabung

reaksi.

Pengujian kadar timbal (Pb) (SNI 09-7118.3-2005)

Larutan asam nitrat (HN03) yang telah mengalami perlakuan (berinteraksi

dengan asap), kemudian dilakukan pengujian kadar timbal Pengujian kadar

timbal dilakukan dengan AAS (Atomic Absorbance Spectrofotometry) diukur

serapannya pada panjang gelombangnya 283,3 nrn dengan ketelitian (LOD) 0,001

ppm, kadar timbal konsentrasinya terukur dalam ppm. Untuk mengetahui

efektivitas adsorben, bandingkan kadar timbal sebelum dan sesudah ada adsorben. . . . . . . . . . . , . . . . . . . Efektivitas Adsorben timbal (SNI 09-7118.3-2005)

Efektivitas adsorben diukur berdasarkan tingkat persentase adsorbsinya

terhadap partikulat timbal. Rumus untuk mengukur efektivitas adsorben adalah

sebagai berikut: . .

% Timbal (Pb) teradsorpsi = D l - D2 1 Dl x 100% . . .

Keterangan :

Dl = kadar timbal pada asap yang terlarut dalam HN03 awal (tanpa perlakuan)

D2 = kadar timbal pada asap yang terlarut dalam HN03 setelah perlakuan dengan adsorben

3.6 Rancangan Percobaan dan Analisis Data (Steel dan Torrie 1993)

Rancangan yang digunakan pada penelitian ini adalah Rancangan Acak

Lengkap (RAL) dengan faktor perlakuan konsentrasi zeolit dan chitosan. Data

diambil sebanyak tiga kali uiangan dan dilakukan secara acak.

Model Rancangan Acak Lengkap sebagai berikut :

Keterangan :

Yij = Respon percobaan karena pengaruh waktu taraf ke-i, ulangan ke-j p = Pengaruh rata-rata mum

Ai = Pengaruh taraf ke-i, perlakuan konsentrasi zeolit dan chitosan (i = 1,2,3,.. ) eij = Pengaruh kesalahan percobaan karena pengaruh perlakuan ke-i ulangan ke-j

Data yang diperoleh selanjutnya dianalisis menggunakan analisis ragam

dengan uji F Tabel. Hipotesis yang digunakan adalah :

HO : faktor konsentrasi zeolit dan chitosan tidak memberikan pengaruh

yang berbeda nyata terhadap efektivitas adsorbsi emisi gas buang.

HI : faktor konsentrasi zeolit dan chitosan memberikan pengaruh yang

berbeda nyata terhadap efektivitas adsorbsi ernisi gas buang.

Perlakuan memberikan pengaruh nyata apabila F hitung lebih besar

daripada F tabel dengan derajat bebas tertentu pada taraf 5% (0,05). Cara untuk

membedakan besamya pengaruh dari masing-masing taraf digunakan uji lanjut

Tukey atau beda nyata juju (Steel dan Tome 1993). Rumus yang digunakan

adalah sebagai berikut: . . . .

~ e d a ~ ~ a t a ~b ju r = q (Cp; dbs; a)

Keterangan :

9 P dbs

= Nilai pada tabel q = Perlakuan = derajat bebas sisa

a = 0,05 kts = kuadrat tengah sisa r =ulangan

Sofware yang digunakan dalam pengolahan data adalah Microsoft Excel

dan SPSS 12,o.

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengujian untuk menilai efektivitas adsorben berdasarkan pada

kemampuannya dalam mengadsorsbi emisi gas buang yang tergoiong pada

pencemar udara primer. Pencemar udara primer adalah semua pencemar di udara

yang ada dalaln bentuk yang hampir tidak berubah; sama seperti pada saat

dilepaskan dari sumbernya sebagai hasil dari proses tertentu, dalam ha1 ini proses

pembakaran (Kristanto 2003). Pencemaran udara primer yang diukur adalah

emisi gas karbonmonoksida (CO), gas hidrokarbon (HC), gas nitrogen oksida

(NOx) dan partikulat timbal (Pb).

4.1. Gas karbonmonoksida (CO)

Karbonmonoksida m e ~ p a k a n komponen gas buang yang dihasilkan dari

pembakaran tidak sempurna dari zat yang mengandung karbon (misal: bensin).

Pembakaran yang tidak sempurna dapat disebabkan oleh kurangnya oksigen yang

y e g digunakan dalam proses oksidasi/pembakaran dalam ruang mesin kendaraan. . . . . , . ., . . . . . . . . . , . . . . . ,

Diketahui bahwa kendaraan bermotor ( te~ tama yang menggunakan bahan bakar

bensin) merupakan sumber polutan CO yang paling besar yaitu sekitar 60%

(Faiz et al. 1996).

Pengujian kadar karbonmonoksida (CO) terhadap catalytic converter . . .. .. . . .

dengan adsorben berbahan zeolit chitosan, kadar CO yang didapat masih

memenuhi standar SNI dan Astra International yaitu maksimal 3,5% volume gas . . . .

buang. Hal ini menunjukkan bahwa kondisi mobil masih baik. Fungsi adsorben

dapat semakin mereduksi kandungan emisi CO yang diieluarkan sehingga kadar

CO semakin rendah. Pengujian emisi karbonmonoksida menggunakan catalytic

converter monolitik yang memakai adsorben zeolit-chitosan, didapatkan hasil

kadar emisi gas buang lebih rendah bila d i b a d i a n tanpa catalytic converter.

Dibandingkan dengan catalyfic converter dengan adsorben honeycomb

berbahan aktif logam mulia, maka persentase penunman emisi karbonmonoksida

masih lebih rendah yaitu sekitar 51-84Y0 (Lampiran 6). Catalytic converter

dengan adsorben honeycomb berbahan aktii logam mulia (platina, palladium, dun

rhodium) rnampu mereduksi kandungan emisi gas buang sampai 90-99%.

Persentase adsorbsi karbonmonoksida pada berbagai perlakuan yang dilakukan

memperliiatkan bahwa perlakuan adsorben dengan 80 gram zeolit dan 20 gram

chitosan (A5B5) memiliii nilai rata-rata adsorbsi yang paling tinggi yaitu sebesar

51,336 + 2,192 % dan perlakuan AlBl memiliki nilai rata-rata adsorbsi yang

paling rendah yaitu sebesar 5,667 + 0,769 %. Hasil lengkap persentase adsorbsi

dengan uji emisi terhadap kadar karbonmonoksida yang dilakukan oleh alat

tecnotester disajikan pada Gambar 18.

1 2 3 4 5

Perlakuan I Keterangan : Perbedaan huruf superskrip menunjukkan berbeda nyata (a<0,05) AlBl Zeolit 100% + 0 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A2B2 Zeolit 95% + 5 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A3B3 Zeolit 90% + 10 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A4B4 Zeolit 85% + 15 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 5Oml A5B5 Zeolit 80% +20 gram chifosan dalam asam asetat 2% sebanyak 501111

Gambar 18. Diagram batang adsorbsi karbonmonoksida (CO)

Berdasarkan analisis ragam tampak nilai F hitung lebih besar dari F tabel

(8,7589 < 3.4780), dengan selang kepercayaan 95%, pada taraf 0,05

(Lampiran 6-c), sehingga didapat kesirnpulan bahwa perlakuan kombinasi zeolit

dan chitosan pada adsorben catalytic converter monolitik memberikan pengaruh

yang nyata terhadap adsorbsi karbonmonoksida. Uji lanjut Tukey (Lampiran 6-d)

menunjukkan bahwa perlakuan AlBl memberikan perbedaan nyata pada

perlakuan A3B3, A4B4 dan A5B5. Perlakuan A2B2 memberikan perbedaan yang

nyata pada perlakuan A5B5 sedangkan perlakuan A3B3 memberikan perbedaan

yang nyata pada perlakuan A4B4.

Adanya perbedaan tersebut diduga karena adanya kemampuan adsorbsi

dan katalisasi yang ada pada adsorben zeolit dan chitosan terhadap emisi gas yang

dikeluarkan knalpot kendaraan bermotor. Wu et ul. (2007) menyatakan bahwa

zeolit akan bersifat lebih aktif apabila pada permukaan dan pori-pori zeolit

terdapat suatu senyawa yang berfungsi sebagai agent katalis. Penambahan larutan

clzitosan diharapkan mampu bersifat sebagai agent katalis yang mampu

mempercepat proses adsorbsi dan katalisis. Yuan et al. (2007) dan

Wu ef al. (2008) juga menyatakan makin banyak jumlah agent (larutan chitosan)

yang diberikan pada zeolit maka proses adsorbsi dan katalisis cenderung semakin

meningkat.

Menurut Austin (1976), diketahui chitin-chitosan yang mampu menyerap

fenol, zat-zat asam, serta komponen organik lain yang ada pada asap tembakau

pada rokok. Hal itu diduga karena pada chitin-chitosan terdapat gugus aktif

berupa ion OK, NHF. Hirano (1 989) menyatakan bahwa chitosan dapat berfungsi

sebagai adsorben terhadap kotoran-kotoran, 1ogam.berat dan klorofil. Pada

adsorben zeolit-chitosan, proses -pengikatan CO. terjadi karena molekul CO yang . . .

dilepaskan oleh mesin kendaraan berinteraksi secara langsung terhadap adsorben

zeolit dan chitosan, akibatnya sebagian molekul CO terikat pada permukaan

adsorben dan berikatan dengan gugus OH-, NHY yang ada pada chitosan

Jika diiihat dari perbandigan kandungan silika (SiOz) dan alumina

(A1203) maka zeolit yang digunakan termasuk Y-Zeolit, karena perbandingan

silika dan alumina sekitar 5:l. Ward (1969) mengatakan Y-zeolit lebih aktif

dibandiig dengan X- zeolit (perbandingan silika dan alumina 2.4:l). Y-zeolit

memiliki kemampuan elektrostatik yang lebih kuat dan bilangan bronsted yang

lebih tinggi.

Andronikashvili et al. (1970) menyatakan zeolit juga telah digunakan

sebagai agen penyaring CO pada gas, karena zeolit sendiri yang mampu

melakukan pertukaran kation. Sifat fisik zeolit juga berpengaruh pada penjerapan

karbonmonoksida, sebagian gas karbonbomoksida akan terperangkap dalam

pori-pori dari zeolit. Penampakan secara fisik, adsorben dengan konsentrasi zeolit

yang lebih banyak bersifat lebih padat dan pori-pori yang sedikit. Adsorben yang

memilii konsentrasi zeolit yang lebih sedikit, pori-pori pada adsorben lebih

banyak dan luas.

Forster et al. (1980) juga mengatakan bahwa zeolit telah digunakan

sebagai agent adsorben CO. Pada zeolit terjadi pergerakanlinteraksi dalam

matriks zeolit saat mengadsorbsi karbonmonoksida. Pada saat zeolit teraktivasi

basa dengan NaOH (Na-A), pada suhu 130 K (403'C), nilai serapan gugus

fungsinya specfrofotomehy (adsorbansi) yaitu pada bilangan gelombang

2165cm-', 2146cm-', 2128cmm' dan 21 15cm-'. Forster et al. (1980) juga menduga

proses adsorbs; terjadi akibat interaksi rongga pori alumina silika yang besar pada

zeolit dengan molekul karbonmonoksida.

Kaspar et al. (2003) menyatakan bahwa alumina (Al203) pada zeolit telah

diaplikasikan sebagai lapisan penyangga dari catalytic converter. Zeolit yang

sudah diaktivasi, akan berubah menjadi zeolit aktif menjerap ion-ion logam

platina (Pt), argentum (Ag) dan cromium (Cr), sehingga zeolit berubah menjadi

rangka logam aktif yang mampu mengkatalisasi gas-gas buang berbahaya. Proses

kerjanya ketika mang bakar memanaskan suhu catalytic converter diatas suhu

300°C, maka molekul-molekul gas buang terikat secara temporal ke katalis dan

diubah menjadi bahan yang tidak berbahaya (Kaspar ei al. 2003). Zeolit bertindak

sebagai rangka (penyangga) ion logam aktif pada catalytic converter dapat dilihat

pada Gambar 19.

zeolit

Gambar 19. Zeolit (A1203) sebagai penyangga logam aktif (Kaspar et al. 2003).

Mekanisme yang sama diduga terjadi pada adsorben zeolit dan chitosan,

monomer-monomer chitosan yang bertindak sebagai agent katalis akan mengisi

sebagian pori-pori zeolit yang bertindak seperti ion logam aktif (agent).

Wu et al. 2007 menyatakan bahwa larutan chitosan akan bertindak sebagai agent

pada permukaan zeolit yang menyebabkan proses adsorbsi berjalan lebih baik.

Pada saat proses oksidasi dari karbonmonoksida dan hidrokarbon, monomer-

monomer chitosan pada pennukaan zeolit akan bertindak sebagai katalis dengan

menurunkan energi aktivasi secara normal, sehingga proses oksidasi bahan bakar

dan CO berlangsung lebih baik. Monomer chitosan pada pori-pori zeolit dapat

dilihat pada Gambar 20.

. &,@.&&*.: ; , .. ,, ,. -. -nomer d chitosan 1 pada pori-pori zeolit

Gambar 20. Monomer-monomer chitosan pada pori-pori zeolit (Merget 2002)

Wu et al. (2007) menyatakan bahwa proses pencampuran antara molekul

zeolit dan laruran chitosan terjadi ikatan silang antara gugus-gugus fimgsi yang

ada pada zeolit dan chitosan. Zeolit yang sudah memiliki gugus organosilane

(Si-OH) pada permukaan zeolit membuat zeolit lebih aktif dan mampu berikatan

dengan gugus OH- dan NHY pada chitosan. Prosesnya yaitu saat zeolit akan

tercampur dengan larutan chitosan maka akan terjadi ikatan hidrogen dengan

polimer chitosan, atau terjadi interaksi ionik asam-basa yang dibentuk oleh gugus

OH' dan NHY pada chitosan. Berdasarkan analisis FT-IR, penambahan chitosan

mengakibatkan panjang gelombang 1070 cm-' dan 1027 cm-' pada chitosan

mumi (CS), berubah menjadi 1022 cm-I. Perubahan panjang gelombang ini

menunjukkan terjadinya reaksi pembentukan (ikatan) axtara zeolit dan larutan

chitosan.

Peningkatan persentase adsorbsi berbandiig lurus dengan konsentrasi

chitosan dikarenakan adsorben akan memiliki agent yang menempel pada

pori-pori zeolit yang semakin banyak, karena chitosan memiliki ukuran pori yang

lebih kecil dan banyak tetapi memiliki massa yang kecil, sehingga makin banyak

chilosan maka luas permukaan permukaan penyerapan semakin besar.

Muzarelli (1970) menyatakan bahwa makin tinggi derajat deasetilasi

menunjukkan proses penghilaigan gugus asetil pada proses deasetilasi dari chilin

menjadi chilosan berlangsung baik, sehingga makin banyak gugus hidroksil (OH-)

d m amina (NH~') yang terbentuk. Gugus-gugus aktif itulah yang diduga berperan

dalam proses pengikatan, adsorbsi, reduksi dan oksidasi emisi gas buang.

Adsorben zeolit-chitosan ternyata dapat juga bertindak sebagai adsorben

dan katalis. Othmer (1995) menyatakan zeolit diinungkinkan untuk di modifikasi

sebagai katalis, adsorben, penukar ion, maupun sebagai pengemban logarn aktif.

Kristanto (2003) juga menyebutkan bahwa salah satu teknologi yang dipakai

dalam mereduksi CO yaitu dengan reaktor katalitik, menggunakan suatu bed,

yang berisi butirdserbuk bahan katalis (zeolit) aktif, gas buang akan bercampur

dengan udara dan berinteraksi dengan katalis agar proses oksidasi berjalan efektif.

Reaksi-reaksi pehguraian karbonmonbksidi iidalah sebagai berikut: . . .

Pembakaran sempurna karbonmonoksida

2CO + 0 2 +2C02

Reaksi Air dan gas

CO+ Hz0 +C02 + H2. . . . .

Reduksi CO juga diduga akibat dari peningkatan jumlah oksigen yang

masuk kedalam ruang knalpot akibat pengamh lingkungan dan bentuk knalpot :

sehingga sebagian CO yang masih ada berinteraksi dengan oksigen dan

membentuk COz. Apabila jumlah oksigen dalam ruang bakar mencukupi maka

karbonmonoksida akan terurai sempuma menjadi C02. Penguraian

karbonmonoksida juga diakibatkan reaksi dengan uap air (suhu dan tekanan

tinggi), akibatnya CO tenuai menjadi menjadi COZ dan H~(Faiz et al. 1996).

4.2. Gas Hidrokarbon (HC)

Hidrokarbon merupakan komponen yang tersusun atas hidrogen dan

karbon. Pada kendaraan bermotor yang menggunakan bensin dan solar sebagai

bahan bakar akan menghasilkan gas buang hidrokarbon (HC) karena proses

pembakaran yang tidak sempuma akibat kurangnya oksigen, maupun oleh emisi

yang dikeluarkan oleh bahan bakar karena menguap (volatil). Apabila

dibandingkan dengan catalytic converter dengan adsorben honeycomb berbahan

aktif logam mulia, maka persentase penurunan emisi hidrokarbon masih lebih

rendah yaitu sekitar 46-69% (Lampiran 7). Catalytic converter dengan adsorben

honeycomb berbahan aktif logam mulia mampu mereduksi kandungan emisi

hidrokarbon 50-90%.

Persentase adsorbsi gas hidrokarbon pada berbagai perlakuan

memperlihatkan bahwa perlakuan A5B5 memiliki nilai rata-rata adsorbsi yang

paling tinggi yaitu 46,980 * 1,387 % dan perlakuan AlBl memiliki nilai rata-rata

adsorbsi yang paling rendah yaitu sebesar 5,321 k 0,559 %. Hasil diagram batang

uji emisi terhadap kadar hidrokarbon (HC) yang dilakukan oleh alat tecnotester

disajikan pada Gambar 21.

I A1 B l A2B2 A3B3 A4B4

Perlakuan I 1 -- I Keterangan : Perbedaan hunrf superskrip menunjukkan berbeda nyata (cr<0,05) AlBl Zeolit 100% + 0 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A2B2 Zeolit 95% + 5 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A3B3 Zeolit 90% + 10 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A4B4 Zeolit 85% + 15 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A5B5 Zeolit 80% + 20 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml

Gambar 21. Diagram batang adsorbsi hidrokarbon (HC)

Pengujian kadar hidrokarbon (HC) terhadap mobil Daihatsu Xenia

Li 2004, kadar HC yang didapat masih inemenuhi standar SNI dan Astra

International yaitu maksimal 300 ppm. Hal ini menunjukkan bahwa kondisi

mobil masih baik. Fungsi adsorben dapat semakin mereduksi kandungan emisi

HC yang diieluarkan sehingga kadar hidrokarbon (HC) semakin rendah.

Berdasarkan analisis ragam tampak nilai F hitung lebih besar dari F tabel

(1 1,1480 > 3,4780) dengan derajat bebas tertentu pada taraf 0,05 (Lampiran 7-c),

selungga didapai kesin~pulan bahwa perlakuan konsentrasi chitosan metnberikan

pengaruh yang nyata terhadap adsorbsi hidrokarbon. Uji lanjut Tukey

(Lampiran 7-d) menunjukkan bahwa perlakuan AlBl memberikan perbedaan

nyata pada perlakuan A3B3, A4B4, dan A5B5, sedangkan perlakuan A2B2

memberikan perbedaan yang nyata pada perlakuan A5B5. Perlakuan A5B5

memberikan perbedaan yang nyata pada perlakuan A3B3 dan A4B4.

Muzarellli (1970) menyatakan bahwa makin tinggi derajat deasetilasi

menunjukkan proses penghilangan gugus asetil pada proses deasetilasi dari chitin

menjadi chitosan berlangsung baik, sehingga makii banyak gugus OH dan amina

yang terbentuk. Gugus-gugus aktif itulah yang diduga berperan dalam proses

pengikatan, adsorbsi, reduksi dan oksidasi emisi gas buang. . . Apabila dilihat dari proses -adsorbsi, adsorbsi te jadi . akibat molektd

hidrokarbon (HC) berinteraksi langsung dengan perrnukaan adsorben

zeolit-chitosan, molekul hidrokarbon (HC) tersebut masuk kedalam pori-pori

adsorben yang luas dan banyak. Mekanisme yang terjadi hampir sama seperti

pengadsorbsian CO, dimana penambahan chitosan sebanding dengan persentase

pengadsorbsian karena molekul chitosan memiliki pori yang kecil dan jumlahnya

besar, ha1 ini nampak secara jelas dari pe~~ampakan fisik adsorben.

Proses adsorbsi yang terjadi dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu

adsorbsi fisik dan adsorbsi kimia. Pada adsorbsi fisik, molekul gas melekat pada

perrnukaan bahan padat (adsorben) yang disebabkan oleh gaya van der waals

sehingga molekul gas menempel pada adsorben, sedangkan adsorbsi kimia,

setelah menempel pada permukaan kemudian terjadi reaksi kimia elektrostatik

dengan permukaan tersebut.

Pada adsorben zeolit dan chitosan terliiat bahwa makin besar chitosan

yang ditambalkan maka semakin besar pula persentase adsorbsi gas buang

hidrokarbon. Hal ini dikarenakan molekul chitosan mempakan molekul aktif

yang mampu berikatan dengan komponen gas HC, diketahui pula bahwa chitosan

mampu mengikat gas-gas organik, seperti yang disebutkan oleh (Austin 1976).

Proses oksida HC sendiri sangat berhubungan erat dengan emisi

karbonrnonoksida, karena hasil oksidasi tidak sempurna dari HC adalah CO.

Reaksi oksidasi sebenarnya akan berlangsung sempurna apabila perbandingan

antara oksigen dan bahan bakar mencukup yaitu sekitar 17,6:1 (Faiz et al. 1996).

Emisi hidrokarbon yang terbesar berasal dari bahan bakar yang tidak habis

terbakar di ruang bakar saat katup saluran buang terbuka oleh karena itu emisi

hidrokarbon memakai konsentrasippm (Faiz et al. 1996).

Reaksi Oksidasi dengan O2 Reaksi Pembentukan Kembali

HC + '/z Oz+COz + Hz0 HC + HzO+COz + Hz

HC + !4 Oz+CO + Hz0 HC + HzO+CO +HZ

Kaspar et al. 2003 menyatakan bahwa zeolit (A1203) telah digunakan

sebagai bahan penyangga pada catalytic converter. Reaksi pembakaran

hidrokarbon (HC) akan menghasilkan C02 dan H20. Reaksi pembakaran

hidrokarbon dan mekanisme katalis pada zeolit (A12O3) dapat dilihat pada

Gambar 22.

CJHeU r CH,' - r 3C0,1, t 3 H,O,,,

'?ST

-*3 Cogil! +3.5 HzOipi 0 ~ 1 ~ 120'

+.l5a'.n76' t'

NO,,, -' NO' -. N't 0' $ '

NO,,, . , ' NO' t N ' - ? , N,,,

.0' , +o. .. .2 ' NO,,,, G+== NO; ~t metal f lAgi PI m e ~ a ~

C3HJ * CxHYF Nzig NtOts! AI,O, support

Cot,.,, H,O>,,

Gambar 22. Proses pembakaran hidrokarbon (HC) pada catalytic converter (Kaspar et al. 2003)

Adsorben zeolit dan chitosan juga mampu sebagai katalis bed, yang terdiri

dari adsorber granular yang terdiri dari molekul granular, dalam ha1 ini zeolit dan

chitosan. Uap hidrokarbon akan diadsorbsi oleh permukaan adsorben dan

sementara tinggal dipermukaan adsorben sampai terjadi kondensasi akibat

interaksi dengan uap sehingga bentuk hidrokarbon berubah menjadi cairan

(Kristanto 2003).

Zeolit juga telah digunakan sebagai agen penyaring hidrokarbon (HC) dan

karbonmonoksida (CO) pada gas karena zeolit sendiri yang mampu melakukan

pertukaran katioti (Andronikasthvili et al. 1970). Pertukaran kation terjadi akibat

sifat zeolit yang memiliki cation excange capacity (CEC) yang cukup besar

akibatnya terjadi ikatan molekul gas dengan permukaan adsorben, sehingga proses

adsorbsi yang te rjadi tidak hanya adsorbsi fisik tetapi juga adsorbsi kimia.

4.3. Gas Nitrogen Oksida (NOx)

Nitrogen oksida (NOx) adalah kelompok gas yang terdapat dalam

atmosfer yang terdiri dari gas nitrogen oksida (NOx) dan nitrogen dioksida (NzO).

Nitrogen oksida tidak benvarna dan tidak berbau, sebaliknya nitrogen dioksida

memiliki bau yang tajam dan benvarna coklat kemerahan. Kedua gas ini

merupakan polutan udara yang paling banyak (Kristanto 2003). Pembentukan gas

NOx,akibat dari reaksi pembakaran pada suhu tinggi (1210°C). . . . .. . ' . . . .. . . . . . . . . . . .

Pengujian kadar nitrogen oksida (NOx) terhadap mobil Daihatsu Xenia

Li 2004, kadar NOx yang didapat lnasih memenuhi standar SNI dan Astra

International 0,97-1,03 % volume gas buang. Fungsi adsorben akansemakin

. .. mereduksi kandungan emisi NOx yang dikeluarkan sehingga kadar NOx semakin

. . . .

rendah. Dengan menggunakan catalytic converter manolitik kadar emisi gas

. . . buang lebih rendah bila dibandingkan tanpa catalytic converter. Apabila

. . . . .

dibaridingkan dengan catalytic converter dengan adsorben honeycomb berbahan

aktif logam mulia, maka persentase penumnan emisi nitrogen oksida masih lebih

rendah yaitu sekitar 43-67% (Lampiran 8). Catalytic converter adsorben

honeycomb berbahan aktif logam mulia mampu mereduksi kandungan emisi

nitrogen oksida @Ox) sampai 90-99%.

Persentase adsorbsi gas nitrogen oksida pada berbagai perlakuan

memperlihatkan bahwa perlakuan A4B4 memiliki nilai rata-rata adsorbsi yang

paling tinggi yaitu sebesar 43,278 * 0,407 % dan perlakuan AlBl memiliki nilai

rata-rata adsorbsi yang paling rendah yaitu sebesar 33,689 -1: 0,156 %. Hasil

diagram batang uji emisi terhadap kadar nitrogen oksida (NOx) yang dilakukan

oleh alat tecnotester disajikan pada Gambar 23.

43.488*0.407* 43,278f0.279"

37,885+0,203~ 37,885f1.151"

33,689+0,156~

1 L v -- -,-- 1 v -7

A1 Bl A2B2 A3B3 A4B4 A5B5

Perlakuan

Keterangan : Perbedaan huruf superslaip menunjukkan berbeda nyata (a<0,05) AlBl Zeolit 100% + 0 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A2B2 Zeolit 95% + 5 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A3B3 Zeolit 90% + 10 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A4B4 Zeolit 85% + 15 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A5B5 Zeolit 80% + 20 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml

Gambar 23. Diagram batang adsorbsi nitrogen oksida @Ox)

Berdasarkan analisis ragam tampak nilai F hitung lebih kecil dari F tabel

(0,1274 < 3,4780) dengan derajat bebas tertentu pada taraf 0,05 (Lampiran 8c),

sehingga didapat kesimpulan bahwa perlakuan konsentrasi chitosan tidak

memberikan pengaruh yang nyata terhadap adsorbsi nitrogen oksida. Proses

pengadsorbsian gas NOx di lakukan untuk mereduksi emisi NOx yang

dikeluarkan oleh mesin bakar. Hal ini untuk mereduksi emisi gas NOx,

dikarenakan emisi NOx yang dihasilkanoleh mesin bakar cukup besar.

Bapedal Jawa Timur dan AusAID (1999) menyebutkan bahwa faktor emisi dari

NOx pada pembakaran bahan bakar oleh kendaraan bermotor adalah

11 kg/1000 liter bahan bakar.

Parameter yang menentukan besar kecilnya NOx yang dikeluarkan oleh

kendaraan bermotor adalah suhu pembakaran, tekanan, perbandingan udara

(oksigen) dan bahan bakar, lama pembakaran, dan waktu pengapian

(Kristanto 2003). Pada umumnya proses reduksi emisi NOx dilakukan dengan

menggunakan beberapa teknik, yaitu pembakaran dua tahap, resirkulasi gas

buang, adsorbsi, dan melakukan injeksi dengan uaplair (Kristanto 2003). Proses

pengadsorbsian NOx terutama dilakukan dengan menggunakan reaktor katalitik

atau sistem adsorbsi. Dari hasil penelitian diketahui semakin besar konsentrasi

chitosan yang ditambahkan dalam adsorben, maka semakin besar pula persentase

adsorbsi NOx. Ini menunjukkan bahwa efektivitas adsorben relatif sebanding

dengan penambahan chitosan. Muzarellli (1 970) menyatakan bahwa makin tinggi

derajat deasetilasi menunjukkan proses penghilangan gugus asetil pada proses

deasetilasi dari chitin menjadi chitosan berlangsung baik, sehingga makin banyak

gugus hidroksil dan amina yang terbentuk. Gugus-gugus aktif itulah yang diduga

berperan dalam proses pengikatan, adsorbsi, reduksi dan oksidasi emisi gas

nitrogen oksida (NOx).

Dilihat dari persentase adsorbsinya antar perlakuan sebenarnya tidak

menunjukkan perbedaan yang nyata. Mekanisme yang terjadi yaitu aliran gas

NOx dari ruang bakar ecara langsung berinteraksi dengan adsorben, sehingga

terjadi mekanisme adsorbsi. Mekanisme ini dapat terjadi secara fisik akibat gaya

van der wals yang mengakibatkan NOx menempel dipennukaan adsorben. Gas

nitrogen oksida (NOx) juga masuk ke dalam pori-pori adsorben yang

pennukaannya luas, dan bereaksi dengan sisi aktif zeolit yaitu SiOz dan A1203

dan sisi aktif chitosan yaitu gugus hidroksil (OH-). Kaspar et al. (2003)

menyatakan bahwa zeolit (AlzO3) sudah d i j a d i i sebagai bahan penyangga

(mahiks) pada catalytic converter konvensional yang masih memakai logam

mulia sebagai agent agar proses oksidasi dan katalisasi be jalan lebih cepat, untuk

itu chitosan diharapkan mampu menggantikan logam mulia tersebut untuk

mempercepat proses oksidasi dan bertindak sebagai katalis, pada nitrogen oksida.

Mekanisme katalisasi nitrogen oksida dengan zeolit (Al2O3) dapat dilihat pada

Gambar 24. NO .. 7 1 2 or - NOx -

A - P"AI;.Oa S h l l B I Y Y T

'4.=,

Gambar 24. Mekanisme katalisasi nitrogen oksida (NOx) dengan zeolit (A1203)

Zeolit yang memiliki Cation Excange Capasity (CEC), akan tejadi

pertukaran kation antara si'(si02), clan ~ 1 ' (A1203) dengan molekul NOx.

Chitosan pang memiliki gugus reaktif 014- dan NHY juga akan berinteraksi

dengan molekul gas NOx, akibatnya NOx tertahan dalam adsorben dan tejadi

reaksi reduksi yang mengakibatkan NOx berubah metqadi N2. Zeolit dan chirosan

yang sedikit mengandung air juga berpengaruh pada emisi NOx.

Kristanto (2003), telah menyatakan bahwa adanya uaplair ikut membantu

mereduksi emisi NOx, terutama jika air tersebut mengandung alkali atau asam

sulfat.

Reaksi okidasi reduksi dengan nitrogen oksida (NOx) (Bovin 1992)

CO+NO+ %N2+ C02 H2 +NO+ % N2 + H2O

HC +NO* N2 + C0z + H20 H2 + 2NO+ N20 + H20

HC+NO+Nz+CO+H20 512 H2 + NO* NH3 + Hz0

Pengaruh lingkungan dan kendaraan uii berpengaruh terhadap hasil

pengujian. ' Perbandingan udara (oksigen) dengan bahan bakar pada kendaraan uji . . . . . .

berpengaruh terhadai lama' pekbakarh' dan kesempumai p&&bakaran.

Kendaraan uji yaitu mobil Xenia Li tahun 2004 telah menggunakan sistem injeksi

dimana perputaran (rpm) tidak konstan akibatnya emisi yang dikeluarkan juga

te jadi fluktuasi tergantung dari waktu pemanasan mesin dan kondisi mesin. . . . .

4.4 Tirnbal (Pb)

T i b a l (l'b) telah lama digunakan sebagai tambahan bahan berupa TEL

(Tetra etil Lead) untuk meningkatkan nilai oktan bensin sehingga hanya

ditemukan pada bahan bakar bensin. Program bensin tanpa timbal sebenarnya

sudah digalakkan oleh pemerintah, saat ini Pertamina Unit PengoIahan VI

Balongan Indramayu, telah memproduksi 52.000 barrel bensin tanpa timbal

(Kompas, 27 September 2007). Pada saat pembakaran TEL mengalami

dekomposisi menjadi oksida timbal (Bapedal Jawa Timur dan AusAID, 1999).

KLH (2006) menyatakan bahwa di Indonesia saat ini hampir semua bensin

yang digunakan sudah bebas timbal. Faktanya ditemukan kadar timbal pada

pengukuran emisi gas buang pada kendaraan Daihatsu Xenia Li 2004 yang

digunakan dalam penelitian ini. Pada pengujian kadar timbal (Pb) terhadap mobil

Daihatsu Xenia Li 2004, kadar Pb yang didapat belum memenuhi standar SNI dan

Astra International. Fungsi adsorben dapat mereduksi kandungan emisi Pb yang

dikeluarkan sehingga kadar Pb semakin rendah. Pengujian emisi timbal dengan

menggunakan catalytic converter monolitik yang menggunakan adsorben

zeolit-chitosan, kadar emisi timbal (Pb) lebih rendah bila dibandingkan tanpa

catalytic converter. Dibandingkan dengan catalytic converter dengan adsorben

honeycomb berbahan aktif logam mulia, penurunan emisi timbal sudah mencapai

59-60% (Lampiran 9), nilai ini menunjukkan keja adsorbsi yang sudah cukup

baik, ha1 itu karena catalytic converter berbahan aktif logam mulia tidak mampu

mereduksi kandungan emisi timbal (Pb) pada gas buang.

Persentase adsorbsi gas nitrogen oksida pada berbagai perlakuan

memperlihatkan bahwa perlakuan A5B5 memiliki nilai adsorbsi yang paling

tinggi yaitu sebesar 59,120 * 0,095 % dan perlakuan AlBl memiliki nilai

adsorbsi yang paling rendah yaitu sebesar 31,870 * 0,196 %. Hasil diagram

batang uji emisi terhadap kadar timbal (Pb) yang dilakukan oleh alat tecnotester

disajikan pada Gambar 25

A1 B l A282 A383 A4B4 A565 I Perlakuan

Keterangan : Perbedaan huruf superskrip menunjukkan berbeda nyata (a<0,05) AlBl Zeolit 100% + 0 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A2B2 Zeolit 95% + 5 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A3B3 Zeolit 90% + 10 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A4B4 Zeolit 85% + 15 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A5B5 Zeolit 80% + 20 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml

Gambar 25. Diagram batang adsorbsi timbal (Pb)

Berdasarkan analisis ragam tarnpak nilai F hitung lebih besar dari F tabel

(80,1379 > 3,4780) dengan derajat bebas tertentu pada taraf 0,05 (Lampiran 9-c),

sehingga didapat kesimpulan bahwa perlakuan kombinasi konsentrasi zeolit dan

chitosan memberikan pengaruh yang nyata terhadap adsorbsi timbal. Uji lanjut

Tukey (Lampiran 9-d) menunjukkan bahwa perlakuan AlBl memberikan

perbedaan nyata bagi semua perlakuan lain, sedangkan perlakuan A2B2

memberikan perbedaan yang nyata pada perlakuan A5B5. Muzarelli (1970) dan

Babel dan Kurniawan (2002) mengatakan bahwa chitosan sangat potensial untuk

mengikat logam berat.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa zeolit-chitosan mampu digunakan

sebagai adsorben timbal (Pb) yang dikeluarkan kendaraan bermotor timbal dengan

mekanisme sederhana. Proses yang tejadi yaitu adsorbsi, timbal berinteraksi

dengan perrnukaan adsorben. Proses absorbsi fisik terjadi saat molekul timbal

(Pb) menempel dipermukaan adsorben kemudian masuk kedalam pori-pori

adsorben. Mekanisme absorbsi timbal (Pb) pada adsorben dapat dilihat pada

Gambar 26. Pemanasan

Pori-pori penjerap (adsorb) sisi &if zeolit

unmk emisi timbal

Gambar 26. Mekanisme absorbsi timbal (Pb) pada pori-pori adsorben

Zeoiit juga diketahui mampu mengadsordsi logam berat dengan

kemampuw ion excange capacity yang dirnilikinya. Babel dan Kurniawan (2002)

menyatakan bahwa zeolit jenis clinoptilolitc telah digunakan dalam mengadsorbsi

beberapa jenis logam berat seperti pb2+, cd2+, Hg2+, ~ i ~ + .

Babel dan Kurniawan (2002) juga menyebutkan bahwa chitosan telah lama

digunakan dalam mengadsorbsi beberapa logam berat yaitu pb2+, cd2+, Hg2+, ~ i ~ + .

Jika dilihat dari perbandiigan kandungan silika (Si02) dan alumina

(A1203) maka zeolit yang digunakan dalam penelitian ini termasuk jenis Y-zeolit,

karena perbandingan silika dan alumina sekitar 5:l. Ward (1969) mengatakan

Y-zeolit lebih aktif dibanding dengan X-zeolit (perbandiigan silika dan alumina

2.4:l). Y-zeolit memilii kemampuan elektrostatik yang lebih kuat dan bilangan

bronsted yang lebih tinggi sehingga berpengaruh pada proses adsorbsi timbal(Pb).

Mi&n kecil ukuran partikel chitosan makin besar luas permukaan untuk

mengadsorbsi logam berat. Adsorbsi timbal sebanding dengan penambahan

chitosan, dikarenakan penambahan chitosan meningkatkan luas permukaan

@on-pod), sehingga timbal makin banyak yang menempel dan masuk kedalam

perrnukaan dan pori adsorben (Babel dan Kurniawan 2002). Chitosan yang

memiliki gugus aktif OH- dan NHY diduga berperan alami dalam proses

pengikatan timbal, mekanisme yang tejadi yaitu terbentuk ikatan kovalen

koordinasi antara molekul timbal dengan gugus-gugus re&if tersebut tetapi

dengan energi ikat yang rendah (Muzarelli 1970). Mekanisme pengikatan ion

logam pb2+ dapat dilihat pada Gambar 27.

Gambar 27. Mekanisme pengikatan logam ion pb2+ oleh larutan chitosan

Pada gambar tersebut tampak bahwa ion pb2' terikat oleh gugus OH' dan

NK. Hal ini sangat berkaitan dengan derajat deasetilasi. Sifat yang paling penting

berkaitan dengan sifat adsorbansi adalah derajat deasetilasi. Nilai ini

menunjukkan persentase pernecahan gugus asetil pada chitin saat berubah menjadi

chilosun. Nilai ini sangat berpengaruh pada banyaknya gugus NH- dan OH- yang

penting da~am proses adsorbsi. Babel dan Kurniawan (2002) menyebutkin faktor

yang menyebabkan chitosun baik untuk mengadsorbsi logam berat, yaitu sifat

hidrofilik yang tinggi yang ditandai dengan banyaknya gugus hidroksil (OH-),

banyaknya gugus arnine (NH3 yang memiliki aktivitas yang tinggi, dan struktur

rantai polimer yang fleksibel sehingga mampu disesuaikan untuk mengadsorbsi

ion logam tertentu.

5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kcsimpulan

Karakteristik dan fimgsi yang dimiliki calalytic converter monolitik

dengan adsorben zeolit-chitosan dalarn penelitian ini sudah mendekati catalytic

converter konvensional. DibandingkG dengan catalytic converter dengan

adsorben honeycomb berbahan aktif logam mulia, persentase penurunan emisi

masih lebih rendah, tetapi lebih baik dibandingkan dengan perlakuan tanpa

catalytic converter.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa, adsorbsi gas karbonmonoksida (CO)

paling besar pada perlakuan A5B5 dengan komposisi adsorben 80 gram zeolit dan

20 gram larutan chitosan sebesar 51,336 i 2,192 %. Adsorbsi gas hidrokarbon

(HC) paling besar pada perlakuan A5B5 sebesar 46,890 * 1,387 %. Adsorbsi gas

nitrogen oksida (NOx) paling besar pada perlakuan A4B4 dengan komposisi

adsorben 85 gram zeolit dan 15 gram larutan chitosan sebesar 43,278 * 0,407 % ,

adsorbsi timbal (Pb) paling besar pada perlakuan A5B5 sebesar 59,120 + 0,095 %.

Secara umum adsorben dengan komposisi zeolit 80 gram dan chitosan 20 gram

(A5B5) merupakan adsorben terbaik, karena mampu mereduksi emisi gas buang

paling besar.

. . . . . 5.2. Saran . .

Saran yang dianjurkan untuk dilakukan pada penelitian-penelitian

selanjutnya yaitu :

1) Perlu dilakukan kajian kimiawi pada adsorben zeolit-chitosan, yang terkait

dengan mekanisme adsorbsi dan katalisis emisi gas buang secara lebih

lengkap.

2) Perlu dilakukan kajian lanjutan mengenai daya guna maksimum lama

pemakaian adsorben zeolit-chitosan pada catalytic converter monolitik.

3) Penggunaan dua atau lebih adsorben zeolit-chitosan dalam catalytic

converter monolitik.

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous. 2007. Catalytic converter for Exhaust Gases Emmision. ww.dcl.com. 19 Agustus 2007.

Andronikashvili TG, GV Tsitsishvili, SHD Sabelashvili. 1970. Chromatographic properties of type X-zeolite containing alkali metal ions. Journal of Chromathograpy 5217.

Angove DE, NW Cant, GM Bailey, DD Cohen. 1994. The applications of PIXE to the mapping of contaminants deposited on a monolithic automotive catalytic converter. Elsevier press.

Austin RP. 1976. Chitin as an extender and filter for tobacco. US Patent. No 3.987.802.26 oktober 1976.

AOAC. 1995. Oficial Methods of Analysis. The Association of Official Analytical and Chemist. 1 6 ~ ed. AOAC Inc. Arlington. Virginia.

Babel S, TA Kurniawan. 2002. Low-cost adsorbent for heavy metals uptake £ram contaminated water : a review. Journal of Hazardous Materials. B97: 219-243

. . . . . Bapedal Jawa Timur, AusAID. 1999. Catatan Znstruktur .Kursus. Pengelolaan. Kualitas Udara. PC1 Jakarta

Boreskov M. 1979. Applications of Zeolites in Catalyst. Budapest Hungaria.

Bosasek K., 1970. Adsorbsion of gases, at low pressure 0n.X-zeolite. Journal of Physic. 23: $12-416.

Bovin JO. 1992. Elemental mapping with EDX on a used automotive catalytic converter. ~ournal of Micron and Microskopis 23 :143-144.

Dalwoo. 2004. Chitosan Oligomer. Http://dalwoo.com/chitosan~product.html (3 Maret 2007)

Depkes (Departemen Kesehatan) RI. 2007. www.depkes.go.id.

Dinas Lalu Lintas dan Angkutan Jasa (DLLAJ). 2006. Kendaraan Bemotor Jakarta. www.dllaj.go.id .

Dyer AG. 1970. The Mobility of cations in syntetic zeolite with framework- 111. Journal of Catalyst 31: 2401-2410.

Faiz A, CS Weaver, MP Walsh. 1996. Air Pollution from Motor Vehicles : Standards and Tecnologies for Controlling Emissions. The World Bank. Washington DC. USA.

Forster H, W Frede, M Schuldt. 1980. Motion and interaction on CO in zeolite matricles. Journal of Molecular Structure. Elsevier itd 6 : 75-78.

Gaita R, SJ Al-Bazi. 1994. An ion exchange method for selective separations of palladium, platinum and rhodium from solutions obtained by leaching automotive catalytic converter. Journal of Catalyst 42: 249-255.

Ganzerla R, F Pinna, M Lenarda. 1980. Water gas shift reaction catalyzed by osmium carbonyls supported on acid zeolite. Journal of Organometallic Chemistry 208 : 43-45.

Garduner KR, MS Chattha, HS Gandhi. 1988. Phosphorus poisoning of the thee ways catalist studied by 31P NMR. Journal of Catalyst 109: 37-40.

Gotardi. 1985. Nalural Zeolite. New York : Springer Verlag.

Handoko SD. 2001. Preparasi Katalis CrIZeolit melalui Modifikasi Zeolit Alam . . [Tesis]. Jember : FMIPA, Universitas Jember.

Hirano S. 1989. Production and application of chitin and chitosan in Japan. at: chitin and chitosan, source, chemistry, biochemistry, physicall properties application (Gudman. England: Elsevier Science Published, Ltd.

. . . . . .

Inoue K, Baba S. 1994. Adsorbtion of metal ion on chitosan and chemically modified chitosan a~7d their application to hidrometalurgy. Biotechnology and Bioactive Polymers., Gebelein, Carraher (Edd). Plenum Publishing. New York.

Janes KA; Alonso,:MJ. 2003. Depolimefized chitosan niirioparticles for protein' delivery preparation and characterization. J Appl pol Sci 88:2769-2776.

' Kammerbauer ' H, H Selinger, R Rommelt. 1986. Toxic effect of exhaust emissions of spruce picea abies and their reduction by the catalytic converter. Enviromental Pollutions (Series A) 23:133-143.

Karjewska. 2001. Diffusion of metal ion through chitosan membrans. Reactive and Functional Polymers Journal 47:37-47.

Karvounis E, DN Assanis. 1992. The effect of inlet flow distribution on catalytic converter. Journal of Effecience Heat and Mass Transfer 36(6): 1495-1504.

KaSpar J, P Fomasiero, N Hickey. 2003. Automotive catalytic converters: current status and some perspectives. Dipartimento di Scienze Chimiche, University of Trieste, via L. Giorgieri 1, 1-34127 Trieste, Italy. Journal Catalysis Today 77: 419-449.

Kawamura M, Mitsuhashi H, Tanibe H, Yoshi. 1993. Adsorbsion of metal ion on polyaminated higly porous chitosan chelating resin. Ind. Eng. Chem. Res 32:386-391.

Kementerian Lingkungan Hidup (KLH) RI. 2007. www.klh.go.id.

Kennedy M, Marion F, David C. 1994. Recovery of proteins from whey using chitosan as a coagulant. Biotechnology and Bioactive Polymers.Gebelein, C., Carraher (Edd). Plenum Publishing. New York.

Knor D. 1984. Use of chitosan polymer. Food Science. 48(7):70-85.

Kristanto P. 2002. Ekologi Industri. Yogyakarta: Penerbit AND1 OFFSET.

Lai MC, T Lee, JY Kim. 1992. Numerical and experimental characterizations of automotive catalytic converter internal flows. Journal of Fluids and Structure 12 : 451-470.

Murhadi S. 2006. Absorbsi T i b a l (Pb) dalam Gas Buang Kendaraan Bermotor Bensin dengan Karbon Aktif. PKMP Pekan Ilmiah Mahasiswa Nasional IX UMM Malang.UNY. Yogyakarta

~ Muzzarelli RAA. 1970. Selective collection of trace metalions by precipitation of chitosan and new derivated of chitosan. Journal of analysis chemical 12 :133-142.

. 1971. Chitosan for collection from seawater of naturally occuring zinc, cadmium, lead and copper 18 : 853-858.

. . . . . . .

. 1977: Chitin. Pergamon Press. Oxpord. UK.

Muzzarelli RAA, R Rocchetti. 1973. The determination of copper in seawater by AAS with graphite atomizer after elution from chitosan. Journal Analytic Chemical 69 :35-42.

. 1974. The use of chitosan columns for the removal of mercury from waters. Journal of Chromathography 96: 115-121.

Nurafiyati E. 2004. Cemaran Logam Berat Timbal pada Tanah, Air, Kangkung dan Rambut di Kecarnatan Padalarang. [Skripsi]. FMIPA. IPB. Bogor.

Othmer K. 1995. Encyclopedia of chemical Tecnology. New York.Ed.4. J Wiley.

Prashanth KVH, Tharanathan RN. 2007. Chitin/Chitosan: Modifications and their unlimited application potential and overview. mysore: Department of Biochemistry & Nutrition, Central Food Technological Research Institute.

Pari G. 1996. Pembuatan karbon aktif dari serbuk gergajian sengon dengan cara kimia. Buletin Penelitian Hasil Hutan 14 (2): 308-320.

Pusat Teknologi Limbah Radioaktif (PLTR) BATAN. 2007. Potensi Zeolit untuk Mengolsh Limbah Industri dan Radioaktif. Batan Jakarta.

Pysllos A, C Philippopoulos. 1992. Modelling of monolithic catalytic converter used in automotive pollution control. Journal of Appl. Math. Modelling 16.

Rasjiddin I. 2006. Pembuatan Arang Aktif dari Tempumng Biji Jambu Mede (Anacardium occidentale) sebagai Adsorben pada Pemurnian Minyak Goreng Bekas. [Skripsi]. Fakultas Teknologi Pertanian. IPB. Bogor.

Rosdiana. 2006. Pencirian d m Uji Katalitik Zeolit Alam Teraktivasi. [skripsi]. FMIPA Kimia. IPB. Bogor.

Rosita N. 2005. Efektivitas kitosan dalam menurunkan kandungan timbal (Pb) pada kerang hijau (Mytilus viiidis) dengan sistem resirkulasi sederhana. [Skripsi]. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan. IPB. Bogor

Ruthven DM. 1967. A simple method of calculating mass transfer factors for heterogenous catalytic gas reactions. Chemical Engineering Science

. . . . . 23 : 759-764. . . . . .

Sanford PA, GP Hucthing. 1987. Chitosan and natural cationic biopolyrner, commercial application. Di dalam: Yalpani (ed). Industrial polisaccarides. Procceding symposium on the applications and modification of industrial polysaccarides. New York. 5-7 April 1987. New York: Elseiver Sci. Co.

. . . . . Inc. . . . . . . .

Steel RD, JH Tome. 1993. Prinsip dun Prosedui Statistika. Terjemahan: Bambang Sumantri. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama.

Shahidi F, Janak KVA, Yon JJ. 1999. Food Aplicntions of chitin - chitosan. Dept of Biochemistry Univ of Newfoundland. Canada.

Shang CC, Lee MD. 1994. Effect of hidrogen pretreatment on the acidic and catalytic properties of gallium supported H-ZSM-5 in n-hexane aromatization. Journal of Applied Catalysis 123 : 7-21.

Sudirman H. 2002. Polimer Chitosan dun Penggunaannya. http:/www.ipteknet.id. BPPT.Jakarta

Sunarya A. 2006. Biosorbsi Cd(I1) dan Pb(I1) menggunakan kulit jeruk siam (Cipus reticulata). [Skripsi]. FMIPA. IPB. Bogor.

Surya Citra Televisi (SCTV). 2007. Liputan 6 Siang. Perubahan Iklim Global akibat Global Warming.12 Desember 2007. Jakarta.

Tamzil L. 2006. Potensi Zeolit untuk Mengolah Limbah Industri dun Radioaktif: PLTR Batan Jakarta.

Tan WT, K Majid. 1991. Removal of lead, cadmium and zinc by waste tea leave. Journal Enviromental Technology. 15 : 345-348.

Tang YR. 2003. Adsorbent Fundamental andApplications. Canada : J Wiley.

Volesky B, G Naja. 2004. Biosorption : Aplicatiorz Strategies. Canada Departement of Chemical Engineering. McGill University.

Wang J, X Zheng, H Wu, B Zheng, Z Jiang, X Hao, B Wang. 2007. Effect of zeolite on chitosanlzeolite hybrid membranes for direct methanol fuel1 cell. Journal of Power Science 178 : 9-19.

Ward JH. 1970. The effect of the silica-to alumina ratio on the acidity and catalytic activity of syntetic faujasite type zeolite. Journal of Catalyst 17 : 3551358.

Warta Harian Kompas. 2007. Perubahan Iklim Global. www.kompas.com.

Weller SW. 1970. Oxigen chemisorption at high temperatures on platinum- alumina and platinum zeolite. Journal of Catalyst 20: 394-407.

. . . . . . . , .

World Health Organization (WHO). 2006. Pollution from Vehicle. www.who.org

Wu H, B Zheng, X Zheng, J Wang, W Yuan, Z Jiang. 2007. Surface modified Y zeolite filled chitosan membrane for direct methanol fuel cell. Journal of Power Science 173: 842-852.

Yuan W, H Wu, B Zheng, X Zheng, J Wang, Z Hao. 2007. Sorbitol-plasticized chitosanlzeolit hybrid membrane for direct methanol fuel cell. Journal of

. . Power Science 172: 604-612.

Yunianto A, A Fibrilianto, DC Atmaja. 2006. Pemanfaatan Adsorben Serbuk Gergaji Kayu Sengon pada Knalpot Kendaraan Sepeda Motor 4 Tak yang Dimodifikasi sebagai Alternatif Pengurangan Emisi Pb di Surakarta. PKMP Pekan Ilmiah Mahasiswa Nasional M UMM Malang.UNY. Yogyakarta

Zhang M, S Hiiano. 1994. Novel N-unsaturated fatty acyl and N-trimethylacethil derivatives of chitosan. Journal of Polymers 26: 205-209.

Zygourakis K. 1989. Transient operation of monolith catalytic converters a two dimensional reactor model and the effect of radially non uniform flow distribution. Chemical Engineering Science 44 (9): 2077-2089.

iran 1

Keterangan Penelitian dar-i Astr-3

P T h t r a In ternat ionalTbk Tel (0251) 32573 Daihatru Fax (0251) 32663 )I. Pajajaran No. 22

[Keterangarl dengall Kerjasarna Bengkel Hartono 1 1 BENGKEL "TRENDY" L SPESLALIS KNALPOT DAN MUFFLER F Jlu. Rayn Gunung Batu, Depan Puslitbang Kchutanan

Bogor

Bogor 2 Oktober 2007 Perihal : Kesediaan Ke jasama

Saya atas nama pimpinan Bengkel Trendy" spesialis h l p o t dan muffler

Nama : Hartono

Peke jaan ,: i V m Bengkel

Alamat : Bengkel "Trendy"

Jln. Raya Gunung Batu Depan Puslitbang Hutan

Dengan ini bersdia bekejasama dalam penelitian d m produksi knalpot

modifikasi (CATALYTIC CONVENTER MODIFIKASI), te*t dengan penelitian dan

Program Kreativitas Mzhasiswa (PKM) yang bejudul :

CATRCYTIC CONVENTER M O D I F r n i : PEREDUKSI EMISI GAS BUANG K E N D M BERMOTOR BERBAHAh'

DASAR ZEOLIT DAN C H I T O W Yang akan dilal.csanakan oleh :

Nama : Rici Ronaldo

Umur :21 Tah& Pekerjaan : Mahasiswa

Alamat : Wisma "Al-Afkar" No.70" Darmaga Bogor

Demikian surat keterang&kesediaan kerj&a ini dibuat dengan p n u h

kesadaran dan tanggung jawab.

,ampiran 3

pesifikasi Fisika dan Kimia Zeolit

Lampiran 4. Spesifikasi fisika dan kimia clzitosan dari PT VITALHOUSE

BiOTECHNOLOGY ( CHITIN & CHITOSAN }

3. Raya\Varuduwur Km.7 ?v%undu, Cirebon 45173 West Java-Indonesb ' Telp.: +62231-510636 Fax: 62.231-510716 E-maik vital hous&yaboo.com

Shrimp Chitosao

CS 6368 S 12.0 Kg

Oct 02,2006 - -- .. ..

Oct 03,2006 -

Oct 02,200s

PT. VITAL EOUSE INDOBESEA

Lampiran 5. Ambang batas kadar emisi gas buang kendaraan roda empat berbahan bakar bensin

PT Astra International Daihatsu yang mengacu pada SNI 09-71 18,3 - 2005

I I

Injection Emisi Karburator

Max 4% Volume gas Buang CO

Max 300 ppm

Min 12% Volunle gas Buang

HC

COz I I

I I

Pb I 0 ppm (bensin tanpa timbal) I 0 ppm (bensin tanpa timbal)

Max 4% Volume Gas Buang

Max400ppm

Min 12% Volume Gas Buang

I ,

I I I Keterangan: SOX tidak terhitung dan dihitung karena ada pada bahan bakar diesel (solar)

Min 2% Volume gas Buang 0 2 Max 2% Volume Gas Buang

0,97 - 1,03 % Volume Gas Buang NOx 0,95 - 1,05 % Volume Gas

Lampiran 6. Data Uji Emisi Gas karbonmonoksida

Lampiran 6-a. Data Mentah Hasil Uji Emisi Gas karbonmonoksida (CO)

Lampiran 6-al.Data rata-rata adsorbsi

Lampiran 6-b. Tabel dan grafik uji normalitas adsorbsi karbonmonoksida

Lampiran 6-a2. Data rata-rata adsorbsi setelah transformasi akar

A4B4 44,444 42,222 55,555

A3B3 28,901 13,873 39,306

AlBl 2,000 8,000 7,000

A5B5 6,855 4,791 9,173

CO

A5B5 46,994 22,95 1 84,153

A2B2 8,571 8,571 14,286

Keterangan : AlBl Zeolit 100% + 0 gram chitosan dalam asarn asetat 2% sebanyak 50ml A2B2 Zeolit 95% + 5 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 5Oml A3B3 Zeolit 90% + 10 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A4B4 Zeolit 85% + 15 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A5B5 Zeolit 80% + 20 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml

A4B4 6,667 6,498 7,453

AlBl 1,414 2,828 2,645

A2B2 2,928 2,928 3,779

Uji Kolmogorov-Smirnov(a)

A3B3 5,376 3,725 6,269

Uji Shapuo-Wilk

Uji statistik P i 0,05 df Uji statistik P< 0,05 df ,826 ,007 ,261 15 15 ,008

Kurva kenormalan data adsorbsi karbonmonoksida

I I I

-20 o 20 40 eo 80 100

Data yang diamati

Keterangan = tanda * menunjukkan perbedaan nyata antar perlakuan

Lampiran 7. Data Uji Emisi hidrokarbon

Lampiran 7-a. Data Mentah Hasil Uji Emisi hidrokarbon

Lampiran 7-al. Data rata-rata adsorbsi

Keterangan : AlBl Zeolit 100% + 0 gram chitosarz dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A232 Zeolit 95% + 5 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A3B3 Zeolit 90% + 10 gram chitosan dalam asan asetat 2% sebanyak 50ml A4B4 Zeolit 85% + 15 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 501111 A5B5 Zeolit 80% + 20 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml

A5B5 34,824 36,235 69,882

Lampiran 7-s2. Data rata-rata adsorbsi setelah ditransformasi akar

Lampiran 7-b. Tabel dan grafik uji normalitas adsorbsi hidrokarbon

A5B5 5,901 6.019

A4B4 18,797 30,075 39,097

A4B4 4,336 5.484

HC

A3B3 31,118 29,607 16,012

A2B2 14,005 13,268

, 13,759

AlBl 3,756 3,756 8,45 1

A3B3 5,578 5.441

Uji Kolmogorov-Smirnov

A2B2 3,742 3 641

Uji statistik

Uji Shapiro-Wilk

AlBl 1,938 1 938

Uji statistik df P<0,05 df ,155

P<0,05 15 ,067 ,890 ,200 15

Kurva kenormafan data adsorbsi hidrokarbon

I I I I I

0 3 0 20 30 40 50 60 70

Nilai yang diamati

Larnpiran 7-d..Uji lanjut tukey adsorbsi hidrokarbon . . . .

Keterangan = tanda * menunjukkan perbedaan nyata antar perlakuan

Lampiran 7-c. Tabel sidik ragam adsorbsi hidrokarbon SK

Perlakuan Sisa Total

KT 8,766172 0,786346

JK 35,06469 7,863459 42,928 15

db 4

10 14

Fhit 11,14798

Ftab 0,05 3,47805

Lampiran 8, Data uji emisi gas nitrogen oksida

Lampiran 8-a. Data Mentah Hasil Uji Emisi Gas nitrogen oksida

~ a m ~ i r a n 8-al. Data rata-rata adsorbsi awal awal

Keterangan : AlBl Zeolit 100% + 0 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A2B2 Zeolit 95% + 5 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 501x11 A3B3 Zeolit 90% + 10 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A4B4 Zeolit 85% + 15 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 501111 A5B5 Zeolit 80% + 20 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml

AlBl 48,738

. 32,524 19,806

A5B5 0,705 0,517 0,156

Lampiran 8-a2. Data setelah rata-rata adsorbsi setelah di transformasi arcsin

A5B5 64,820 49,466

,

15,549

A2B2 0,298 0,259 0,628

Lampiran 8-b. Tabel dan grafik uji normalitas adsorbsi nifrogen oksida

A3B3 39,623 57,936 32,035 ' ,

A4B4 0,484

. 67,408 62,572

AlBl 0,509 0,33 1 0,199

A4B4 0,005 0,739 0,676

Kolmogorov-Smimov

I Uji statistik I df I P<0,05 / Uji statistik / df I P<0.05

A2B2 29,327 25,577 .

58,750

A3B3 0,407 0,618 0,326

Shapiro-Wilk I I I I I

NOx I ,142 15 ,537 15 ,200 ,951

Kurva kenormalan data adsorbsi nitrogen oksida

I 1

I 0 10 20 90 40 50 60 70

Nilai yang diamati

Lampiran 8-d. Uji laqjut tukey adsorbsi gas nitrogen.oksida . .

Sclang kepercayaan

. .. .

8 2

B3 8 4

Keterangan = tanda * menunjukkan perbedaan nyata antar perlakuan

,998 1,000 1,000

5,39365 ,07800

-,20981

-57,581 1 -62,8968 -63,1846

19,13497 19,13497 19,13497

68,3684 63,0528 62,7650

Lampiran 9. Data uji emisi timbal

Lampiran 9-a. Data Mentah Hasil Uji Emisi timbal

I Perlakuan Ulangan I Kadar Pb (pprn)

..-... , I I I ,,,,&-. / A4B4 ( Ulangan 1 1 0,685 0,280 1 0,405 1 59,124 1

A5B5 Tanpa adsorben

0,685 0,685 0,685

Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3 R s+s.R~to

Lampiran 9-al. Data rata-rata adsorbsi awal

Lampiran 9-a2. Data rata-rata adsorbsi setelah di transformasi akar

-

A5B5 60,584 59,124 57,664 -

Dengan adsorben 0,270 0,280 0,290 . .

-

Keterangan : AlBl Zeolit 100% + 0 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A2B2 Zeolit 95% + 5 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A3B3 Zeolit 90% + 10 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A4B4 Zeolit 85% + 15 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml A5B5 Zeolit 80% + 20 gram chitosan dalam asam asetat 2% sebanyak 50ml

A4B4 59,124 56,204 57,664

A5B5 7,784 7,689 7,594

Lampiran 9-b. Tabel dan grafk uji normalitas adsorbsi timbal I I

Margin 0,4 15 0,405 0,395

Kenaikan (%) I 60,584 59,124 57,664 co I I A

A3B3 56,204 54,744

. 56,204

A4B4 7,689 7,497 7,594

Pb

A2B2 47,445 54,744 53,285

A3B3 7,497 7,399 7,499

AlBl 34,307 29,927 31,387

A2B2 6,888 7,399 7,299

Kolmogorov-Smimov

AlBl 5,857 5,471 5,602

Uji statistik ,310

Shapiro-Wilk

Uji statistik ,741

df P<0.05 df P<0,05 15 ,000 15 ,001

Ftnh n ns I

Kurva kenormalan data adsorbsi timbal

. . Lampiran 9-d. Uji lanjut hikey adsorbsi gas 'tidial

Keterangan = tanda * menunjukkan perbedaan nyata antar perlakuan

2 -

c s a 1- r! m

rE m c m 0- ,. c m - m

E - 7 -

Y

-2 -

0

O