Aktifasi Tempurung Kelapa Untuk Mereduksi Emisi Gas Buang Motor Bakar
Yuniarto Agus Winoko 1 , Ageng Gumelar Wicaksono 2
Program Studi DIV Teknik Otomotif Elektronik Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Malang, Indonesia 1,2 Email: dhimazyuni@gmail.com 1 , agenggumelarwicaksono@gmail.com 2
DOI: http://dx.doi.org/10.31869/rtj.v4i1.2211
Abstrak: Penggunaan  karbon  aktif  sebagai  katalis  mempunyai  keuntungan  diantaranya  dapat menghilangkan  bau,  penyerapan  warna,  zat  purifikasi,  sebagai  adsorben,  berpori,  dan  daya  ikatnya  kuat terhadap zat yang hendak dipisahkan secara fisik atau kimiawi.
Tujuan  penelitian  mengomparasikan  emisi  gas  buang  sepeda  motor    setelah  dan  sebelum  terpasang adsorben  pada  knalpot  dan  menganalisis  pengaruhnya  terhadap  putaran  mesin  CO,  HC,  dan  CO 2. Metode menggunakan  eksperimen  laboratorium  dengan  massa  karbon  aktif  untuk  mendapatkan  data.  Variabel  bebas penelitian  ini  massa  karbon  aktif  dan  putaran  mesin  dan  variabel  terikatnya  emisi  CO,  HC,  dan  CO 2 . Selanjutnya data hasil penelitian tersaji dalam dalam bentuk grafik dan menganalisisnya dengan menggunakan two way anova .
Hasil  menunjukkan  penurunan  CO  sebesar  12,06%,    HC  17,58%,  dan  CO 2 8,14%  pada  penggunaan adsorben karbon aktif 200 gram.
Kata kunci: adsorben, karbon aktif, emisi gas buang

## PENDAHULUAN
Tempurung  kelapa  selain  dapat  digunakan sebagai bahan bakar langsung maupun dalam bentuk arang,  dapat  juga  digunakan  sebagai  bahan  adsorpsi setelah diubah menjadi arang aktif atau karbon aktif. Arang  aktif  adalah  arang  yang  mempunyai kemampuan  daya  absorpsi  lebih  tinggi  dari  arang pada  umumnya.  Karbon  aktif  tempurung  kelapa dapat  digunakan  sebagai  adsorben  disebabkan memiliki  banyak  keuntungan  seperti  mempunyai daya adsorpsi yang selektif, berpori, dan mempunyai daya  ikat  yang  kuat  terhadap  zat  yang  hendak dipisahkan secara fisik atau kimiawi.
Sudah  banyak  upaya  yang  dilakukan  untuk mengurangi  masalah  polusi  udara  diantaranya penelitian  yang  menggunakan  bahan  limbah  kulit buah  durian  sebagai  karbon  aktif  yang  digunakan pada  kendaraan  bermotor  roda  dua  untuk  menyerap emisi  gas  CO.  Dari  hasil  penelitian  menunjukkan karbon  aktif  tanpa  penambahan  TiO 2 dapat menurunkan  konsentrasi  gas  CO  dari  0,604% menjadi  0,192%,  sehingga  daya  adsorpsi  karbon aktif  68,2%.  Karbon    aktif    dengan    penambahan TiO 2 memiliki  daya  adsorbsi  97,8%,  menurunkan konsentrasi  gas  CO    dari  0,604%  menjadi  0,0135%. Karbon aktif dengan penambahan TiO 2 lebih optimal dalam menurunkan konsentrasi gas CO, dibandingkan  karbon  aktif  tanpa  penambahan  TiO 2 . Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan sebelumnya,  menunjukkan  bahwa  emisi  gas  buang dapat dikurangi dengan penambahan karbon aktif.
Karbon  aktif  dapat  dibuat  dari  material  yang mengandung  karbon.  Salah  satu  material  yang mengandung  karbon  adalah  tempurung  kelapa.
Arang  aktif  tempurung  kelapa  mampu  menurunkan konsentrasi  berbagai  polutan  di  udara  termasuk  CO, NO,  dan  NOx  karena  memiliki  daya  adsorpsi  dan luas permukaan yang baik. Indonesia sebagai negara tropis  memiliki  sumber  daya  alam  yang  sangat berlimpah seperti buah kelapa ( Cocos nucifera ) yang pemanfaatannya  masih  sangat  terbuka  guna  dikaji dan  dikembangkan  lebih  lanjut  untuk  dapat dimanfaatkan secara optimal. Hal ini juga mengingat bahwa  meskipun  hampir  semua  bagian  dari  buah kelapa telah diambil manfaatnya namun banyak pula yang  terbuang  menjadi  sampah  seperti  pada  bagian tempurungnya.  Maka  dari  itu  peneliti  menggunakan limbah  tempurung  kelapa  sebagai  karbon  aktif  yang akan  digunakan  sebagai  adsorben  dengan  tujuan mengomparasikan  emisi  gas  buang  sepeda  motor setelah dan sebelum terpasang adsorben pada knalpot serta    menganalisis  pengaruh  penggunaan  adsorben karbon  aktif  berbahan  dasar  tempurung  kelapa  dan putaran  mesin  terhadap  emisi  gas  buang  sepeda motor (CO, HC, dan CO 2. ).

## METODOLOGI PENELITIAN
Diagram Alir Penelitian

## Gambar 1 Diagram Alir Penelitian

## Variabel Penelitian
Variabel bebas pada penelitian ini adalah penambahan  karbon  aktif  sebagai  adsorben  pada knalpot dengan massa 100 dan 200 gram dan variasi putaran engine pada  sepeda  motor  (2500,  3000, 3500, 4000, 4500, 5000, 5500, 6000, dan 6500 rpm). Variabel  terikat  pada  penelitian  ini  adalah  emisi  gas buang CO, HC, dan CO 2 .

## Prosedur Penelitian
a. Pembuatan karbon aktif (dehidrasi dan karbonisasi)
Proses  pertama  dalam  pembuatan  karbon  aktif yaitu  pencarian  bahan  baku  yaitu  limbah  tempurung kelapa  yang  terdapat  pada  pedagang-pedagang kelapa yang berada di pasar Merjosari, Kota Malang. Proses dehidrasi tempurung kelapa dilakukan dengan cara  memecah  tempurung  kelapa  hingga  kecil-kecil bentuknya  lalu  tempurung  kelapa  dijemur  dibawah sinar  matahari  selama  8  jam.  Proses  kedua  yaitu proses karbonisasi, proses karbonisasi pada penelitian  ini  dilakukan  dengan  cara  memasukkan tempurung  kelapa  yang  sudah  ditaruh  di  dalam crucible  porcelain  50  ml  kemudian  dipanaskan  di dalam furnace dengan  temperatur  500 o C  selama  90 menit. b. Pembuatan karbon aktif (aktivasi)
Proses  ketiga  yaitu  aktivasi,  pada  penilitian  ini larutan  pengaktif  yang  digunakan  adalah  Natrium Klorida  (NaCl)  20%.  Sebelum  direndam  dengan larutan  NaCl  serbuk  karbon  yang  dihasilkan  dari proses  karbonisasi  diblender  kemudian  disaring menggunakan  ayakan  60    mesh  agar  didapat  ukuran serbuk  karbon  yang  sama    besarnya.  Perbandingan serbuk karbon dengan larutan NaCl yaitu 1:3 (1 gram
serbuk  karbon  :  3  ml  larutan  NaCl).  Serbuk  karbon yang telah lolos saringan kemudian direndam dengan larutan  Natrium  Klorida  (NaCl)  selama  24  jam. Setelah  dilakukan  perendaman  tahap  selanjutnya serbuk  karbon  disaring  menggunakan  kertas  saring dan  dicuci  menggunakan  aquades  sampai  air  cucian bersih  dan  pH  mendekati  netral.  Kemudian  serbuk karbon  yang  masih  basah  dijemur  dibawah  sinar matahari  selama 1 hari.  Setelah itu serbuk karbon di masukkan  kedalam crucible  porcelain 50  ml  dan  di oven pada suhu 105°C selama 3 jam.

## c. Pembuatan media adsorpsi
Gambar 2 Rancangan Media Adsorpsi
Media  adsorpsi  terdiri  dari  dua  bagian  yaitu media adsorben pipa stainless steel dengan ketebalan 1  mm  dan  rumah  adsorben  dibuat  dari  kawat  kasa stainless  steel 120  mesh.  Adsorben  dibuat  dengan dua variasi massa yaitu 100 dan 200 gram.
d. Pengambilan data emisi gas buang
Pengambilan  data  emisi  gas  buang  dilakukan dengan  menggunakan  alat  Tecnotest  MOD  488. Media  adsorpsi  yang  telah  dibuat  dipasang  pada knalpot.  Untuk  pengukuran  dengan gas  analyzer Tecnotest  MOD  488  pertama  alat  harus  dikalibrasi terlebih dahulu. Probe pada gas analyzer dimasukkan  kedalam  knalpot  dengan  panjang  probe yang masuk ± 20-25 cm. Data hasil pengujian emisi gas  buang  dapat  dilihat  pada  LCD  alat  ukur Tecnotest  MOD  488.  Untuk  Tecnotest  MOD  488 jika data yang diambil dirasa cukup tekan hold pada alat ukur dan print untuk mencetak hasil pengukuran. Pengambilan data emisi gas buang tanpa penambahan  adsorben  langkah  pengujiannya  sama dengan penambahan adsorben.

## Gambar 3 Pengambilan Data Emisi Gas Buang

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam  penelitian    yang    dilakukan,  penulis mendapatkan  beberapa  data  berupa  pengujian SEM EDX karbon  aktif  sebelum  aktivasi  dan  sesudah aktivasi,  grafik  pengaruh  temperatur  pemijaran karbon  aktif  dan  grafik  pengaruh  luas  permukaan karbon aktif terhadap emisi gas buang sepeda motor. Berikut  adalah  data  hasil  penelitian  yang  telah dilakukan :
Pengujian SEM-EDX Dilakukan  uji SEM  EDX ( Scanning  Electronic Microscopy Energy Dispersive X-ray ) yang bertujuan untuk mengetahui kandungan dan permukaan  pada  karbon  aktif  sebelum  dan  sesudah diaktivasi.  Hasil  dari  uji SEM untuk  karbon  aktif tempurung kelapa dapat dilihat pada gambar 4 a dan b di bawah ini.
(a) (b) Gambar 4 (a) Permukaan Karbon Sebelum dan (b) Sesudah dilakukan Aktivasi (Sumber : Dokumentasi Pribadi)
Pada  Gambar  diatas  menunjukkan  permukaan dari  karbon,  dari  gambar  diatas  terlihat  perbedaan permukaan  karbon  sebelum  diaktivasi  dan  sesudah diaktivasi.  Hasil  analisis  morfologi  permukaan karbon  sebelum  diaktivasi  terlihat  tidak  beraturan sedangkan permukaan karbon aktif setelah diaktivasi terlihat  lebih  beraturan.  Permukaan  karbon  aktif setelah  diaktivasi  menggunakan  NaCl  mengalami pembentukan  permukaan  baru  yang  lebih  beraturan, pori  pada  karbon  terbuka,  dan  permukaan  adsorben terlihat lebih bersih.
(a) (b) Gambar 5 (a) Kandungan Karbon Sebelum dan (b) Sesudah dilakukan Aktivasi
Pada  gambar  diatas  menunjukkan  kandungan karbon  sebelum  diaktivasi  dan  kandungan  karbon setelah  diaktivasi  menggunakan  NaCl.  Pada  gambar diatas  menunjukkan  peningkatan  kadar  karbon  aktif setelah  dilakukan  aktivasi  dari  81,76%  menjadi 84,91%.  Namun  terjadi  penurunan  kadar  oksigen setelah  dilakukan  aktivasi  dari  15,06%  menjadi 12,93%,  dan  terdapat  unsur  kalium  dengan  kadar 03,18%  pada  karbon  yang  belum  diaktivasi.  Pada karbon  yang  sudah  diaktivasi  terdapat  kandungan natrium sebesar 02,16 %. Pada tabel tersebut Matrix adalah  metode  statistik  yang  digunakan  untuk menganalisis  kandungan  yang  terdapat  pada  karbon, sedangkan pengoreksinya menggunakan ZAF. Element  pada  tabel  diatas  merupakan  unsur kandungan  yang  terdapat  pada  karbon,  sedangkan Wt% adalah  persentase  berat  dari  masing-masing unsur  yang  terdapat  pada  karbon  dan At% adalah persentase  atom  dari  masing-masing  unsur  yang terdapat pada karbon.
Pengaruh  Variasi  Massa  Karbon  Aktif  terhadap Emisi Gas Buang Sepeda Motor
Gambar 6 Grafik Variasi Massa Karbon Aktif Terhadap Gas CO
Hasil  yang  ditunjukkan  pada  Gambar  6  di  atas dapat  diketahui  bahwa  penambahan  adsorben berpengaruh  terhadap  emisi  gas  buang  yang dihasilkan,  dengan  penambahan  adsorben  emisi  gas buang  yang  dihasilkan  lebih  rendah  daripada  tanpa penambahan  adsorben.  Berdasarkan  grafik  diatas dapat  diketahui  bahwa  penurunan  emisi  gas  buang yang  paling  baik  adalah  pada  variasi  massa  karbon
aktif  200  gram  dengan  persentase  penurunan  kadar emisi sebesar 12,06%.
Gambar 7 Grafik Variasi Massa Karbon Aktif Terhadap Gas HC Berdasarkan  Gambar  7  di  atas  dapat  diketahui bahwa  penambahan  adsorben  berpengaruh  terhadap emisi gas buang yang dihasilkan, dengan penambahan  adsorben  emisi  gas  buang  yang dihasilkan  lebih  rendah  daripada  tanpa  penambahan adsorben.  Berdasarkan  grafik  diatas  dapat  diketahui bahwa  penurunan  emisi  gas  buang  yang  paling  baik adalah  pada  variasi  massa  karbon  aktif  200  gram dengan  persentase  penurunan  kadar  emisi  sebesar 17,58%.
Gambar 8 Grafik Variasi Massa Karbon Aktif Terhadap Gas CO 2 Dari  Gambar  8  di  atas  dapat  diketahui  bahwa penambahan  adsorben  berpengaruh  terhadap  emisi gas  buang  yang  dihasilkan,  dengan  penambahan adsorben  emisi  gas  buang  yang  dihasilkan  lebih rendah  daripada  tanpa  penambahan  adsorben. Berdasarkan  grafik  diatas  dapat  diketahui  bahwa penurunan  emisi  gas  buang  yang  paling  baik  adalah pada  variasi  massa  karbon  aktif  200  gram  dengan persentase penurunan kadar emisi sebesar 8,14%.
Berdasarkan ketiga grafik  di atas  dapat disimpulkan  bahwa  penambahan  adsorben  dapat menurunkan  emisi  gas  buang  sepeda  motor.  Pada putaran  2500  rpm  emisi  gas  buang  sedikit  rendah karena  campuran  bahan  bakar  dan  oksigen  kurus. Setelah  putaran  mesin  naik  menuju  3000-3500  rpm emisi gas buang turun karena campuran bahan bakar dan  oksigen  mendekati  stoikiometri.  Ketika  putaran
mesin tinggi (4500-6500 rpm) campuran bahan bakar dan oksigen semakin kaya sehingga dapat menimbulkan  emisi  gas  buang  meningkat  karena kekurangan oksigen.
Gambar 9 Tabel anova pengaruh penambahan adsorben ( column ) dan putaran mesin ( rows ) terhadap emisi CO Hasil  analisis  menggunakan two  way  anova menunjukkan  bahwa p -value  =  4,17E-06  dan 0,009278  lebih  kecil  dari  taraf  signifikansi  atau  α (0,05)  serta F hitung  =  15,09367 dan  6,360051lebih besar  daripada F tabel  =  2,591096  dan  3,633723 maka  H 0 ditolak  dan  H 1 diterima.  Dengan  demikian berarti  terdapat  pengaruh  yang  signifikan  antara penambahan  adsorben  dan  putaran  mesin  terhadap emisi CO .
Gambar 10 Tabel anova pengaruh penambahan adsorben ( column ) dan putaran mesin ( rows ) terhadap emisi HC Hasil  analisis  menggunakan two  way  anova menunjukkan bahwa p -value = 3,05E-05 dan 3,81E- 05  lebih  kecil  dari  taraf  signifikansi  atau  α  (0,05) serta F hitung  =  15,8028  dan  20,53851  lebih  besar daripada F tabel = 2,591096 dan 3,633723 maka H 0 ditolak  dan  H 1 diterima.  Dengan  demikian  berarti terdapat pengaruh yang signifikan antara penambahan  adsorben  dan  putaran  mesin  terhadap emisi HC .
Gambar 11 Tabel anova pengaruh penambahan adsorben ( column ) dan putaran mesin ( rows ) terhadap emisi CO 2 Hasil  analisis  menggunakan two  way  anova menunjukkan  bahwa p -value  =  1,54E-10  dan 0,000845  lebih  kecil  dari  taraf  signifikansi  atau  α (0,05) serta F hitung = 61,12689 dan 11,37354 lebih
besar  daripada F tabel  =  2,591096  dan  3,633723 maka  H 0 ditolak  dan  H 1 diterima.  Dengan  demikian berarti  terdapat  pengaruh  yang  signifikan  antara penambahan  adsorben  dan  putaran  mesin  terhadap emisi CO 2 .
Berdasarkan  hasil  analisis  di  atas  dapat disimpulkan bahwa terdapat pengaruh yang signifikan  antara  penambahan  adsorben  dan  putaran mesin dengan emisi gas buang.

## PENUTUP Simpulan
Dari hasil penelitian yang sudah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Penambahan adsorben memberikan
perbedaan yang signifikan terhadap emisi gas buang CO, HC, dan CO 2 . 2. Penurunan emisi gas buang terbaik menggunakan karbon aktif 200 gram.
3. Terjadi  penurunan  emisi  gas  buang  dengan persentase CO sebesar 12,06%,  HC 17,58%, dan  CO 2 8,14%  pada  penggunaan  adsorben karbon aktif 200 gram.

## Saran
Dari  hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan  dapat diambil saran sebagai berikut:
1. Gunakan  aktivator  larutan  NaCl  dengan konsentrasi yang lebih tinggi supaya
dihasilkan  kualitas  karbon  aktif  yang  lebih baik..
2. Penelitian  lebih  lanjut  dapat  melakukan  uji efektivitas  karbon  aktif  dari  kulit  tempurung kelapa  dibanding  karbon  aktif  dari  bahan lainnya.

## DAFTAR PUSTAKA
Basuki,  Kris  Tri.  2007. Penurunan  Konsentrasi  CO Dan    NO 2 Pada  Emisi  Gas  Buang  Dengan Menggunakan  Media  Penyisipan  TiO 2 Lokal Pada Karbon Aktif. JFN Vol. 1. No. 1. 2007. Dirga,  A.  2012. Analisis  Kadar  Emisi  Gas  Karbon Monoksida  (CO)  Dari  Kendaraan  Bermotor Yang Melalui Penyerap Karbon Aktif Dari Kulit Buah  Durian  (Durio  zibethinus) .  Skripsi Universitas Hasanuddin, Makassar. Ismiyati,  I.,  Marlita,  D.,  &  Saidah,  D.  2014.
Pencemaran  udara  akibat  emisi  gas  buang kendaraan bermotor . Jurnal Manajemen Transportasi & Logistik, 1(3), 241-248. Erawati  E.,  &  Fernando,  A.  2018. Pengaruh  Jenis Aktifator  Dan  Ukuran  Karbon  Aktif  Terhadap Pembuatan  Adsorbent  Dari  Serbuk  Gergaji Kayu Sengon (ParaserianthesFalcataria. Jurnal Integrasi Proses Vol. 7. No. 2. 2018.
Ramdja,  A.  F.,  Halim,  M.,  &  Handi,  J.  (2008).
Pembuatan  karbon  aktif  dari  pelepah  kelapa (Cocus nucifera) . Jurnal Teknik Kimia , 15 (2). Redha,  F.,  Junaidy,  R.,  &  Hasmita,  I.  2018.
Penyerapan  Emisi  Co  Dan  Nox  Pada  Gas Buang  Kendaraan  Menggunakan  Karbon  Aktif Dari  Kulit  Cangkang  Biji  Kopi .  Biopropal Industri, 9(1), 37-47.
Setiawati,  E.,  &  Suroto.  2010. Pengaruh  Bahan Aktivator  Pada  Pembuatan  Karbon  Aktif Tempurung  Kelapa.  Jurnal  Riset  Industri  Hasil Hutan Vol. 2. No. 1. 2010.
Sujatno,  A.,  Salam,  R.,  Bandriyana,  &  Dimyati,  A. 2015. Studi  Scanning  Electron  Microscopy (SEM)  Untuk  Karakterisasi  Proses  Oxidasi Paduan  Zirkonium. Jurnal  Forum  Nuklir  (JFN) Vol. 9. No. 2. 2015.
Tirono,  M.,  Sabit,  A.  2011. Efek  Suhu  Pada  Proses Pengarangan  Terhadap  Nilai  Kalor  Arang Tempurung  Kelapa  (Coconut  Shell  Charcoal) . Jurnal Neutrino V0l. 3. N0. 2. 2011.
Wicaksana,  Anton.  2016. Pengaruh  Penggunaan Karbon  Aktif  Pada  Saluran  Buang  Terhadap Emisi  Gas  Buang  Sepeda  Motor. Skripsi. Jurusan    Teknik  Mesin  Fakultas  Teknik. Universitas Negeri Semarang.