ISSN: 2721-6225 (print)
page 117-124

## PENGARUH CATALYTIC CONVERTER BERBAHAN ALUMUNIUM DAN SENG TERHADAP KEMAMPUAN REDUKSI EMISI GAS BUANG DAN PERFORMA PADA SEPEDA MOTOR 110 CC

## THE EFFECT OF ALUMINUM, ZINC CATALYTIC CONVERTERS ON EXHAUST GAS EMISSION REDUCTION CAPABILITY AND PERFORMANCE ON 110 CC MOTORCYCLES
Hajar Isworo 1) , Muhammad Khalil 1) , Rusuminto Syahyuniar 1) , Adhiela Noer Syaief 1) , Anggun Angkasa Bela Persada 1) , Yulima melsipa Lingga 1) , Kurnia Dwi Artika 1)
Muhammad Yusuf Adi Setiawan 1)
1 Polteknik Negeri Tanah Laut, Pelaihari, Indonesia email: hajarisworo@politala.ac.id , muhammadkhalil@politala.ac.id, rusuintosyahyuniar@politala.ac.id, adhel_syaief@politala.ac.id, angkasa@politala.ac.id, melsi@politala.ac, kurnia.2a@politala.ac.id
Received: 27 April 2024
Accepted: 22 Mei 2024
Published:
22 Mei 2024

## Abstract
The problem of exhaust emissions will continue as long as humans use fossil fuels. Exhaust  gas  emissions  can  be  reduced  by  using  catalysts  made  from  various materials,  such  as  aluminum,  copper,  zinc,  and  others.  So  this  research  was carried out to determine the effect of using aluminum and zinc catalyst materials on HC and Co exhaust emissions. The method used in this research is to test the catalytic  converter  using  experimental  tests  using  emission  test  equipment  and dyno  tests  (engine  performance  tests).  From  the  research,  it  is  known  that  the lowest CO and HC levels are when using  2 filter aluminum catalyst with a torque of 5.69 and a power of 3.9 hp. Reduced exhaust emissions due to aluminum and zinc catalysts proven to be effective in reducing CO and HC levels.
Keywords: Catalytic Converter Exhaust Gas Emissions, Performance

## Abstrak
Masalah  emisi  gas  buang  akan  terus  berlangsung  selama  manusia  menggunakan bahan bakar fosil. Emisi gas buang dapat diturunkan dengan menggunakan katalis yang terbuat dari berbagai macam material, seperti aluminium, tembaga, seng, dan lainnya.  Sehingga  penelitian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  pengaruh penggunaan  jenis  matrial  katalis  alumunium  dan  seng  terhadap  emisi  gas  buang HC  dan  CO.  Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  dengan  menguji Katalitik  converter  menggunakan  uji  eksperimental  menggunakan  alat  uji  emisi dan dyno test (uji performa mesin). Dari penelitian diketahui bahwa kadar CO dan HC  terendah pada penggunaan katalis alumunium 2 saringan dengan torsi sebesar 5.69  dan  power  sebesar  3,9  hp.  Menurunnya  emisi  gas  buang  karena  katalis alumunium dan seng terbukti efektif menurukan kadar CO dan HC.
Kata Kunci: Catalytic Converter, Emisi Gas Buang , Performa
DOI: 10.20527/jtamrotary.v7i`1.216 How  to  cite :  Isworo,  H.,  Khalil,  M.,  Syahyuniar,  R.,  Syaief,  A.  N.,  Persada,  A.  A.  B.,  Lingga,  Y.  M., Artika,  K.  D.,  &  Setiawan,  M.  Y.  A.,  “Pengaruh  Catalytic  Converter  Berbahan  Alumunium  Dan  Seng Terhadap  Kemampuan  Reduksi  Emisi  Gas  Buang  Dan  Performa  Pada  Sepeda  Motor  110  CC” .  JTAM ROTARY, 6(2), 117-124, 2024.

## PENDAHULUAN
Saat  ini  telah  terjadi  peningkatan  kendaraan  seiring  dengan  meningkatnya  polusi  di Indonesia.  Penggunaan  kendaraan  roda  dua  sebagai  alat  transportasi  massal  adalah kebutuhan utama dalam mendukung aktivitas keseharian di perkotaan maupun dipedesaan. Hal  ini  berdampak  terhadap  polusi  udara  yang  diakibatkan  oleh  emisi  gas  buang  dari kendaraan, dimana emisi gas buang ini dihasilkan dari proses pembakaran di ruang bakar mesin  sepeda  motor.  Polusi  dan  pencemaran  udara  sebagian  besar  disebabkan  oleh  gas buang  kendaraan  yang  saat  ini  jumlahnya  semakin  mengkhawatirkan  dari  penggunaan bahan  bakar  minyak  bumi  pada  kendaraan  bermotor  yang  menghasilkan  gas  buang  HC, CO, dan NOx. Hasil pembakaran mesin berupa gas buang dapat menimbulkan pencemaran udara dan lingkungan (Ariyanto dkk, 2023) (Gadlegaonkar dkk, 2019) (Karami dkk, 2022) (Musa dkk, 2022).
Adapun penggunaan teknologi katalitik konverter dalam menurunkan dampak emisi gas  buang  kendaraan  untuk  mencapai  level  terendah  dan  diijinkan.  Penggunaan  katalitik konverter  yang  terbuat  dari  material  atau  bahan  khusus  yang  memungkinkan  terjadinya reaksi kimiawi yang dapat mengubah kandungan emisi seperti NOx, HC, CO menjadi N 2 , H 2 O,  dan  CO 2 yang  sangat  dibutuhkan  oleh  lingkungan,  yang  bukan  merupakan  sumber pencemaran  lingkungan  atau  polusi  udara.  Penggunaan  catalitic  converter  dipasang  pada knalpot  luaran  akhir  dari  sistem  pembakaran.  Misalkan  penggunaan  Plat  alumunium  dan seng  yang  berlubang  mampu  menurunkan    kadar  emisi  gas  buang  CO 2 , HC,  dan  CO, sehingga  perlunya  bentuk  atau  model  yang  berbeda  yang  bisa  secara  efektif  menurunkan kadar emisi gas buang dari kendaraan sepeda motor (Orozco dkk, 2019) (Pardo dkk, 2021) (Ghofur dkk 2020).
Di dalam ruang bakar, kandungan emisi gas buang ditentukan oleh campuran udara dari  lingkungan  dan  bahan  bakar  yang  digunakan  dalam  kendaraan.  Udara  dalam  hal  ini adalah  atmosfer  yang  merupakan  suatu  gas  alam  yang  berada  di  lapisan  sekeliling  bumi. Komposisi campuran gas yang ada di alam tidak selalu konstan. Terdapat variasi misalkan adanya  uap  air  (H 2 O)  dan  karbon  dioksida  (CO 2 ),  yang  bergantung  pada  suhu  dan  cuaca saat pembakaran kendaraan berlangsung. Dalam hal pembakaran kendaraan bermotor yang dapat  menghasilkan  emisi  gas  buang  sesuai  dengan  standar,  maka  perlu  melihat  kondisi kendaraan  atau  sepeda  motor,  kondisi  ruang  bakar,  kompresi,  tekanan,  busi,  pengapian, filter  udara,  dan  penyetelan  karburator  atau  sistem  injeksinya  (Prada  dkk,  2020) (Ramasubramanian dkk, 2019).

## Reaksi Pembakaran
Persamaan reaksi pembakaran teoritis atau stoichiometri antara hidrocarbon dengan udara adalah:
Cx Hy + n(O 2 + 3,76 N 2 ) > a CO2 + b H 2 O + 3,76n N 2
Penelitian  ini  membahas  tentang  pengaruh  jenis  material  dan  jumlah  filter  catalytic converter  pada  sepeda  motor  110cc  terhadap  emisi  gas  buang  dan  uji  performance (Rajendran dkk, 2020) (Patel dkk, 2022).
Teori Reaksi Alumunium dan seng dengan gas buang 2 Al 2 O 3 + CO 4 Al + 2CO 2 + O 2 Al 2 O 3 + HC + 3/2O 2 Al +H 2 O +2CO 2 ZnS + CO Zn+CO 2 + SO 2
Isworo, H., Khalil, M., Syahyuniar, R., Syaief, A. N., Persada, A. A. B., Lingga, Y. M., Artika, K. D., & Setiawan, M. Y. A./Rotary x (x) 2024, 117-124
Dari  persamaan  diatas  dapat  diperoleh  informasi  bahwa  seng  dan  alumunium  dapat mengikat gas CO dan HC. Hal ini menjadi alasan peneliti menggunakan plat seng (Zn) dan alumunium  untuk  bahan  katalitik  konverter.Bilangan  oksidasi  Al  +3,  sedangkan  bilangan oksidasi adalah +2 sehingga Alumunium lebih efektif menyerap CO dan HC (Zaid, 2021).

## METODOLOGI PENELITIAN Diagram Alir Penelitian
Dalam  penelitian catalytic  converter terdapat  beberapa  tahapan  yang  dilakukan seperti pada gambar 1.
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pengujian Kekerasan
Prosedur  percobaan  pengujian  Catalytic  Converter  dengan  menggunakan  alat  Emisi gas buang dan Dynotest. Alat  ini berada di  Workshop Tehnik  Mesin Otomotif Politehnik Negeri  Tanah  Laut.  Pengujian  dilakukan  dengan  menggunakan  bahan  Alumunium  dan Seng dengan melihat berapa Torsi dan Emisi Gas Buang yang dihasilkan.
3,61 1,22 1,22
0,93 1 saringan Seng 2 saringan Seng
1 saringan Alumunium 2 saringan Alumunium Kadar  Emisi  CO Kadar Emisi CO
Tabel 1. Hubungan catalytic converter terhadap emisi gas buang Filter saringan Catalytic Converter Emisi CO % HC ppm CO² % O² % 1 saringan Seng 3,61  346 2,9 22.30 2 saringan Seng 1,22  142 3,9 21.13 1 saringan Alumunium 1,22  127 3,6 20.85 2 saringan Alumunium 0,93  112 0,7 22.48 Tabel 2. Hubungan catalytic converter dengan nilai torsi dan power Jenis Catalitic Converter  Nilai Torsi  Power Alumunium 1 saringan 6.61 4,2 Alumunium 2 saringan 5.69 3,94 Seng 1 saringan 6.71 4,71 Seng 2 saringan 5.68 4,3

## Emisi Gas Buang
Grafik  perbandingan  emisi  CO  dengan  catalytic  converter  alumunium  1  saringan, alumunium 2 saringan dan seng alumunium 2 saringan.
Grafik 2. Grafik Hubungan Antara Kadar Emisi Gas Buang CO Dengan Catalytic

## Converter
Dari  Grafik  diatas  terlihat  penambahan  jumlah  saringan  catalytic  converter  dapat mengurangi  kadar  emisi  gas  CO,  dari  perbandingan  bahan  material  catalytic  converter bahan  alumunium  dapat  menyerap  kadar  CO  dibanding  material  seng.  Hal  ini  terjadi karena  bilangan  oksidasi  Al  lebih  besar  dibanding  seng  (Zn)  sehingga  Al  lebih  banyak mengikat CO. Sedangkan semakin banyak Jumlah saringan akan dapat menyerap kadar CO (Ghofur dkk, 2018).
Grafik  perbandingan  emisi  CO  dengan  catalytic  converter  alumunium  1  saringan, alumunium 2 saringan dan seng alumunium 2 saringan.
Isworo, H., Khalil, M., Syahyuniar, R., Syaief, A. N., Persada, A. A. B., Lingga, Y. M., Artika, K. D., & Setiawan, M. Y. A./Rotary x (x) 2024, 117-124
346 142 127 112
1 saringan Seng 2 saringan Seng 1 saringan Alumunium2 saringan Alumunium
Kadar HC (ppm)
Gambar 3. Grafik Hubungan Antara Kadar Emisi Gas Buang HC Dengan Catalytic Converter
Pada  data  diatas  dapat  dipeoleh  kesimpulan  bahwa  bahan  material    alumunim menyerap  emisi  gas  HC  lebih  banyak  disbanding  Fe,  Hal  ini  terjadi  karena  bilangan oksidasi  Al  lebih  besar  dibanding  seng  (Zn)  sehingga  Al  lebih  banyak  mengikat  HC. Sedangkan semakin banyak Jumlah saringan akan dapat menyerap kadar HC (Ghofur dkk, 2018)
Grafik  perbandingan  emisi  O 2 terhadap  variasi  catalytic  converter  alumunium 1saringan, 2saringan, seng 1 saringan dan seng 2 saringan
Gambar 4. Grafik Hubungan Antara Kadar Emisi Gas Buang O 2 Dengan Catalytic Converter
2 Al 2 O 3 + CO 2 Al + 2CO 2 + O 2 Dari persamaan reaksi  diatas dapat diketahui bahwa ketika plat Alumunium  berhasil mengikat  CO  maka  hasil  reaksinya  akan  menghasilkan  kadar  O 2, Hal  ini  sesuai  dengan gambar  grafik  3,  plat  alumunium  dapat  menghasilkan  O 2, lebih  banyak.  Semakin  banyak
20,5 21,13 21,7 22,48 19,5 20 20,5 21 21,5 22 22,5 23 1 saringan Seng 2 saringan Seng 1 saringan Alumunium 2 saringan Alumunium Kadar  O2 Kadar O2
Isworo, H., Khalil, M., Syahyuniar, R., Syaief, A. N., Persada, A. A. B., Lingga, Y. M., Artika, K. D., & Setiawan, M. Y. A./Rotary x (x) 2024, 117-124
jumlah saringan akan dapat mengikat CO,sehingga sesuai saringan persamaan reaksi diatas maka  O 2 yang  dihasilkan  semakin  banyakGrafik  perbandingan  Emisi  CO 2 dengan Alumunium ( Saringan1 dan saringan 2 ) dan seng ( Saringan 1 dan saringan 2).

## Uji Performa
Grafik perbandingan nilai torsi dan jumlah saringan
Gambar 5. Grafik Perbandingan Torsi Dengan Jumlah Saringan
Dari  gambar  grafik  terlihat  penambahan  saringan  dari  Catalytic  converter  dapat menurunkan  torsi  sebesar  13,9  %.  Sedangkan  jenis  material  tidak  mempengaruhi  nilai torsinya.Hal ini terjadi karena gas  yang melewati saringan akan terhambat, sehingga akan menurunkan torsinya (Ghofur dkk,2020)
Grafik Perbandingan nilai Power dan jumlah Saringan
Gambar 6. Grafik Perbandingan Power (Hp) Dengan Jumlah Saringan
Isworo, H., Khalil, M., Syahyuniar, R., Syaief, A. N., Persada, A. A. B., Lingga, Y. M., Artika, K. D., & Setiawan, M. Y. A./Rotary x (x) 2024, 117-124
Dalam  grafik  diatas  dapat  dilihat  penambahan  jumlah  saringan  catalytic  converter dapat  menurunkan  nilai  power  sebesar  7,14  %  ,  penurunan  ini  tidak  terlalu  signifikan. Sedangkan jenis material tidak mempengaruhi nilai torsinya.Hal ini terjadi karena gas yang melewati  saringan  akan  terhambat,  sehingga  akan  menurunkan  powernya  (Ghofur  dkk, 2020).

## KESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan  dapat  disimpulkan  dua  hal  sebagai berikut:
1. Kadar CO dan HC  terendah pada penggunaan katalis alumunium 2 saringan dengan Torsi  sebesar  5.69  dan  power  sebesar  3,9  hp.  Menurunnya  emisi  gas  buang  karena katalis  alumunium  dan  seng  bersifat  feromagnetik  yang  baik  sehinga  mampu menurunkan kadar HC dan CO pada emisi
2. Hasil  penelitian  menunjukkan  adanya  pengaruh  katalis  alumunium  dan  seng  pada knalpot terhadap emisi gas buang sepeda motor berupa penurunan konsentrasi emisi gas buang CO dan HC yang dihasilkan sepeda motor. Menurunnya emisi gas buang karena katalis alumunium dan seng bersifat feromagnetik yang baik sehinga mampu menurunkan kadar HC dan CO pada emisi.

## REFERENSI
Ariyanto,  S.  R.,  Suprayitno,  S.,  &  Wulandari,  R.  (2023).  Design  of  Metallic  Catalytic Converter  using  Pareto  Optimization  to  Improve  Engine  Performance  and  Exhaust Emissions. Automotive Experiences, 6(1), 200-2015.
Gadlegaonkar,  N.,  Patil,  V.,  Pardeshi,  V.,  Bajgude,  T.,  &  Patel,  A.  (2019).  Design  and Analysis of Catalytic Converter of Automobile Engine.  International  Research J. of Engineering and Technology, 6(5), 7637-7644.
Ghofur, A. B. D. U. L., Subagyo, R., & Isworo, H. (2018). A study of modeling of flue gas patterns with number and shape variations of the catalytic converter filter. Восточно- Европейский журнал передовых технологий, (6 (10)), 35-41.
Ghofur,  A.,  Isworo,  H.,  Subagyo,  R.,  Tamjidillah,  M.,  Siswanto,  R.,  Purwanto,  H.,  & Muchsin, M. (2020). Modelling study of flue gas flow pattern with pressure, amount and  shape  variation  catalytic  converter.  Archives  of  Materials  Science  and Engineering, 103(1), 5-17.
Karami,  M.,  Zadehbagheri,  M.,  Kiani,  M.  J.,  &  Nejatian,  S.  (2022).  Feasibility  study, economic analysis and energy management of hybrid energy system in Fiji, Iceland: A case study. The Journal of Engineering, 2022(8), 862-871.
Musa,  J.  I.,  Ali,  O.  M.,  &  Hussein,  A.  A.  (2022).  Analysis  of  SI  engine  operation  and emission characteristics with low octane gasoline and ether additive.
Orozco,  W.,  Acuña,  N.,  &  Duarte,  J.  (2019).  Characterization  of  emissions  in  low displacement  diesel  engines  using  biodiesel  and  energy  recovery  system.  Int.  Rev. Mech. Eng, 13(7), 420.
Pardo  García,  C.  E.,  Leon,  P.,  Antuny,  J.,  &  Fonseca  Vigoya,  M.  D.  S.  (2021). Performance, Emission, and Economic Perspectives of a Diesel Engine Fueled with a Mixture of Hydroxy Gas and Biodiesel from Waste Palm Cooking Oil. International Review of Mechanical Engineering, 15(10 (2021)), 520-529.
Patel,  K.  D.,  Subedar,  D.,  &  Patel,  F.  (2022).  Design  and  development  of  automotive catalytic converter using non-nobel catalyst for the reduction of exhaust emission: A review. Materials Today: Proceedings, 57, 2465-2472.
Isworo, H., Khalil, M., Syahyuniar, R., Syaief, A. N., Persada, A. A. B., Lingga, Y. M., Artika, K. D., & Setiawan, M. Y. A./Rotary x (x) 2024, 117-124
Prada Botia, G. C., Duarte Forero, J., & Valencia, G. (2020). Characterization of emissions in  a  diesel  engine  using  biodiesel  blends  produced  from  agro-industrial  residues  of Elaeis Guineensis. International Journal on Energy Conversion, 8(2 (2020)), 45-52.
Rajendran,  R.,  Logesh,  U.,  Praveen,  N.  S.,  &  Subbiah,  G.  (2020,  December).  Optimum design of catalytic converter to reduce carbon monoxide emissions on diesel engine. In AIP conference proceedings (Vol. 2311, No. 1). AIP Publishing.
Ramasubramanian,  S.,  Ganesh,  M.,  &  Karikalan,  L.  (2019).  Design  and  analysis  of catalytic converter model with shape change for overall improvement in fluid flow. Int J Sci Technol Res, 8(11), 3280-3284.
Zaid,  M.  (2021).  Coal  Combustion  Prediction  Analysis  Tool  For  Ultra  Supercritical Thermal Power Plant (Doctoral dissertation, Universiti Teknologi Malaysia).