Konverter Katalitik, Sang Pekerja di Belakang Layar Kendaraan Bermotor
by Sarmedi Sia on 20/01/11 at 1:41 pm | No Comment | |
Setiap orang pasti sudah kenal dia. Kendaraan bermotor namanya. Kendaraan yang digunakan untuk transportasi darat ini sudah malang melintang di depan mata kita setiap hari. Kita mungkin menggunakan jasanya ketika hendak kerja ke kantor, kuliah di kampus, atau sekadar jalan-jalan keliling kota. Inilah fakta yang terjadi. Kendaraan bermotor memang sudah menyentuh hampir seluruh masyarakat pelosok dunia termasuk Indonesia.
Data Kantor Kepolisian Republik Indonesia menunjukkan bahwa adanya peningkatan jumlah kendaraan bermotor setiap tahun secara signifikan. Kendaraan bermotor di Indonesia bertambah sebanyak 10% setiap tahunnya. Sementara, jumlah penduduk Indonesia hanya tumbuh sebesar 1,23% setiap tahunnya. Fakta ini menunjukkan kendaraan bermotor memiliki potensi untuk mendominasi area kehidupan masyarakat Indonesia.
Namun, pertambahan jumlah kendaraan bermotor ini juga menimbulkan bencana. Polusi udara semakin terasa, terutama di kota-kota besar. Sebab, proses pembakaran sempurna belum dapat dicapai sepenuhnya dalam mesin pembakaran kendaraan bermotor. Hal ini menyebabkan munculnya polutan dalam aliran gas buang kendaraan bermotor, seperti Karbon Monoksida (CO), Nitrogen Oksida (NOx), dan Hidrokarbon (HC) yang tidak terbakar. Sebagai contoh, data Bapedal menunjukkan bahwa kendaraan bermotor di Jakarta memberikan kontribusi pencemaran CO sebesar 98,80%, NOx sebesar 73,40%, dan Hidrokarbon (HC) sebesar 88,90%. Kondisi ini juga berdampak terhadap meningkatnya polusi udara yang disebabkan oleh gas buang kendaraan bermotor.
Usaha untuk mencegah terjadinya pencemaran udara tersebut perlu dilakukan, yaitu mengurangi konsentrasi zat-zat berbahaya yang dilepaskan ke lingkungan sehingga diharapkan semakin ramah lingkungan dan aman bagi kesehatan. Oleh sebab itu, peraturan pemerintah mengenai batasan emisi gas diperketat, yaitu hanya 4,5% untuk CO dan 1200 ppm untuk HC (MENLH, 2006).
Teknologi dalam kendaraan bermotor yang digunakan untuk mengurangi emisi tersebut adalah konverter katalitik. Tidak banyak orang yang mengenal teknologi ini. Pamornya tertutup oleh kehebatan kendaraan bermotor yang super canggih. Kontribusi konverter katalitik dalam mengurangi emisi gas buang kendaraan bermotor pun hanya berada di belakang layar alias tidak diketahui orang banyak. Padahal, selama lebih dari 20 tahun terakhir, konverter katalitik banyak dikembangkan pada kendaraan bermotor.
Gas buang yang umumnya dikonversi oleh konverter katalitik pada kendaraan bermotor adalah gas Karbon Monoksida (CO), Nitrogen Oksida (NOx), ataupun sisa Hidrokarbon (HC). Emisi gas buang tersebut diubah menjadi gas yang lebih ramah lingkungan seperti gas karbondioksida (CO2), gas Nitrogen (N2), dan gas Oksigen (O2).
Kendaraan bermotor seperti mobil pada saat ini biasanya dilengkapi dengan three way catalytic converter. Kata “three” menunjukkan konverter katalitik mampu menurunkan 3 jenis emisi gas buang.
Konverter Katalitik pada Mobil
Konverter katalik menggunakan bantuan katalis dalam melakukan konversi gas buang. Katalis yang digunakan berfasa padat, sedangkan reaktannya berfasa gas. Karena jenis fasanya yang berbeda dengan fasa reaktan, katalis ini disebut heterogenous catalyst atau sering juga disebut sebagai katalis kontak. Dengan menggunakan katalis, energi aktivasi dari HC, CO, dan NO menjadi turun sehingga dapat lebih mudah terkonversi menjadi produk yang tidak terlalu berbahaya dan beracun. Katalis yang digunakan dalam konverter katalitik memiliki dua tipe, yaitu tipe reduksi dan tipe oksidasi. Logam yang digunakan sebagai katalis ialah Platina (Pt), Rhodium (Rh), dan Paladium (Pd).
Konverter katalitik terdiri dari sebuah ruang yang terisolasi dan berisi unggun berupa katalis. Gas emisi akan melewati ruang ini terlebih dahulu sebelum dibuang ke lingkungan. Katalis yang digunakan merupakan salah satu jenis logam oksida, biasanya Platinum atau Paladium, yang dipanaskan oleh gas buang sampai mencapai temperatur sekitar 500ºC. Pada temperatur ini, Hidrokarbon yang tak terbakar dan Karbon Monoksida dioksidasi, sementara Nitrogen Oksida direaksikan dengan jenis katalis yang berbeda.
Tahap pertama yang terjadi pada konverter katalitik adalah reaksi reduksi. Konverter katalitik menggunakan platina dan rhodium sebagai katalis logam pada reaksi reduksi. Ketika gas NOx (NO atau NO2) masuk ke dalam konverter katalitik, katalis logam akan mengadsorpsi dan menyimpan atom Nitrogen dan membebaskan oksigen dalam bentuk gas Oksigen (O2). Atom Nitrogen yang tersimpan akan bereaksi dengan atom nitrogen lainnya yang teradsorpsi juga pada katalis membentuk gas Nitrogen (N2). Contoh reaksi reduksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
2NO –> N2 + O2
atau
2 NO2 –> N2 + 2O2
Tahap kedua yang terjadi pada konverter katalitik adalah reaksi oksidasi. Katalis logam yang digunakan konverter katalitik untuk reaksi oksidasi adalah Platina atau Paladium. Katalis logam tersebut membantu proses pengubahan emisi gas buang seperti gas Karbon Monoksida (CO) dan sisa hidrokarbon menjadi gas karbondioksida (CO2). Contoh reaksi oksidasi yang terjadi adalah sebagai berikut:
2 CO + O2 –> 2CO2
atau
HC + O2 –> CO2 + H2O
Tahap ketiga adalah sistem kontrol yang mengawasi aliran gas buang pada konverter katalitik. Informasi yang didapatkan pada sistem kontrol digunakan untuk mengatur perbandingan laju alir udara terhadap bahan bakar yang masuk ke ruang pembakaran. Sistem kontrol memungkinkan konverter katalitik bekerja sedekat mungkin dengan titik stoikiometri.
Pengembangan konverter katalitik tentunya menjanjikan prospek yang besar di balik kendaraan bermotor yang semakin banyak penggunaannya. Prospek ini tentunya mampu menetaskan kendaraan bermotor yang bukan hanya memiliki kecepatan dan kenyamanan dalam pemakaiannya, namun kendaraan bermotor yang ramah terhadap lingkungan juga.
Sumber:
- www.batan.go.id/ppen/WEb2006/…/1_PENDUDUK_INDONESIA
- http://www.komisikepolisianindonesia.com/main.php?page=artikle&id=1187
- Budhi, Y. W., “Process Intensification in Automotive Catalytic Converter for Treatment of Exhaust Gas Emission”. Technical Report of ITB Research Grant 2008
- Farrauto, Robert and Heck, Ronald, “ Catalytic Converter : State of Art and Perspective”.1999
- Febrianto, L.W. dan Mertotaroeno, A.B.S., (2010): Kelakuan Dinamik Konverter Katalitik Kendaraan Bermotor untuk Oksidasi CO Menggunakan Katalis Pt/g-Al2O3 pada Keadaan Cold Start-up, Laporan Penelitian, Program Studi Teknik Kimia, Institut Teknologi Bandung
- Habibi, M. (2010): Kelakuan Dinamik Konverter Katalitik Kendaraan Bermotor untuk Oksidasi CO Menggunakan Katalis Pt/g-Al2O3 pada Kondisi Hot-Run, Laporan Penelitian, Program Studi Teknik Kimia, Institut Teknologi Bandung
- Sia, S. dan Wangsa, A.2011. Pengolahan Emisi Gas Buang Mesin Biodiesel Secara Dinamik Menggunakan Konverter Katalitik. Laporan Finalis Lomba Inovasi Sains dan Teknologi. Institut Teknologi Bandung
Leave a Comment