## APLIKASI THREE WAY CATALYTIC CONVERTER PADUAN CuZn (KUNINGAN) PADA KNALPOT TERHADAP NILAI EMISI CO dan NOx SEPEDA MOTOR SHOGUN 125cc
Ilyas Sofana, Sumarli, Fuad Indra Kusuma Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Malang E-mail Penulis: ofanopang@gmail.com
Abstrak. Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk  menguji  signifikansi  aplikasi  penggunaan  three-way catalytic converter paduan CuZn (kuningan) terhadap emisi gas buang CO dan NOx. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen jenis posttest only control group design yang di dalamnya terdapat kelompok eksperimen (yang diberi perlakuan TWC) dan kelompok kontrol (tanpa perlakuan). Pengambilan data digunakan dengan gas analyzer untuk mengetahui emisi gas buang CO dan NOx. Media yang digunakan adalah Shogun 125cc tahun 2007, serta variasi RPM yang digunakan adalah 1000 sampai 7000 dengan kelipatan 1000 RPM untuk memastikan keabsahan data yang didapat. Hasil pengujian menunjukkan bahwa aplikasi TWC paduan CuZn (kuningan) dapat mereduksi gas NOx yang sebelumnya 0,6843 ppm menjadi 0,6557 ppm atau mengalami penurunan sebesar 4,2%, namun pada  gas  CO  justru  mengalami  kenaikan  yang  sebelumnya  5,3786  %vol  menjadi  9,0414  %vol  atau mengalami kenaikan sebesar 68,5 %.
Kata Kunci: Three Way Catalytic Converter, Paduan CuZn (Kuningan), Nilai Emisi CO dan Nox
Abstract. The purpose of this study was to examine the significance of the application of the use of three-way catalytic converter CuZn alloy (brass) on CO and NOx exhaust emissions. The method used in this study is an experimental method of posttest only control group design in which there is an experimental group (treated with TWC) and a control group (without treatment). Data retrieval is used with a gas analyzer to determine CO and NOx exhaust emissions. The media used is a 125cc Shogun in 2007, and the RPM variation used is 1000 to 7000 with multiples of 1000 RPM to ensure the validity of the data obtained. The test results show that the application of TWC CuZn (brass) alloy can reduce NOx gas which was previously 0.6843 ppm to 0.6557 ppm or decreased by 4.2%, but in CO gas it increased from 5.3786% vol to 5.378 vol%. 9.0414% vol or an increase of 68.5%.
Keywords: Three Way Catalytic Converter, CuZn Alloy (Brass), CO and Nox Emission Values
Dewasa  ini  sepeda  motor  telah  menjadi  sarana  trans- portasi yang banyak digunakan, seiring berkembangnya industri  otomotif  khususnya  industri  sepeda  motor. Berdasarkan input data yang dilakukan oleh Badan Pusat Statistik (2016), jumlah sepeda motor yang digunakan di Indonesia pada tahun 2016 mencapai 105.150.082 unit yang sebagian besar masih menggunakan motor bakar bensin. Penggunaan sepeda motor dengan jumlah seki- tar 105 juta tersebut menyebabkan Indonesia  menjadi salah satu negara dengan tingkat polusi udara tertinggi ke-7 di dunia menurut The Eco Experts (dalam Liputan 6, 2017). Kontribusi emisi gas buang kendaraan bermotor sebagai sumber polusi udara terbesar mencapai 60-70%, dibanding  dengan  industri  yang  hanya  berkisar  antara 10-15%, sedangkan sisanya berasal dari rumah tangga, pembakaran sampah, kebakaran hutan/ladang dan lain- lain. Kendaraan bermotor dapat menghasilkan emisi gas buang  yang  buruk  karena  perawatan  yang  kurang memadai dan penggunaan bahan bakar dengan kualitas yang kurang baik.  (Badan Pengendalian Dampak ling- kungan, 2002) Peningkatan polusi udara dari sektor transportasi sangat signifikan dan memberi dampak pada kehidupan dan lingkungan saat ini. Sebuah kendaraan dari proses
bekerjanya  dapat  menghasilkan  polutan  berupa  gas Karbon monoksida (CO), Hidrokarbon (HC), Nitorgen oksida  (NOx),  Sulfur  Oksida  (SO2)  dan  Timbal  (Pb) yang  sering  disebut  sebagai  polutan  primer  salah  satu polutan udara yang berbahaya dan sangat dominan jum- lahnya  adalah  gas  Karbon  Monoksida  yang  dihasilkan dari proses pembakaran bahan bakar dan udara motor bensin yang tidak sempurna. (Wardhana, 1995) Mengingat  bahaya  emisi  gas  buang  khususnya Karbon  Monoksida  tersebut  yang  bisa  menyebabkan kematian bagi manusia yang menghirupnya, maka diper- lukan berbagai usaha untuk mengendalikan dan mengu- rangi  pencemaran  udara agar  dampak  negatif  bagi manusia  dapat  dikurangi  dan  diminimalkan.  Langkah- langkah dan usaha yang dilakukan untuk mengurangi gas buang yang berbahaya pada kendaraan bermotor sudah banyak dilakukan terutama di negara-negara maju (USA dan  Eropa).  Metode  dan teknik  yang  dilakukan  ada beberapa  macam, antara  lain  dengan  memodifikasi beberapa bagian dari kendaraan bermotor. pendekatan yang biasanya dilakukan dan dipakai dalam mengurangi gas buang kendaraan bermotor antara lain: modifikasi mesin, modifikasi penggunaan bahan bakar atau system
58 JURNAL TEKNIK OTOMOTIF Kajian Keilmuan dan Pengajaran Vol. 2, No. 2, Oktober 2018
bahan  bakarnya,  modifikasi  pada  saluran  gas  buang (penambahan Catalytic Converter ). Catalytic  converter adalah  komponen  tambahan pada knalpot yang memiliki fungsi untuk mereduksi gas CO, HC, NOx, SOx (Purnomo, 2014). Catalytic converter menggunakan media yang bersifat katalis, dimana media tersebut dapat membantu terjadinya proses perubahan suatu zat (reaksi kimia). Media katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri.  Media  yang  biasa  digunakan  sebagai  katalis adalah  logam  Palladium,  Platinum  dan  Stainless  Steel. Logam-logam mulia tersebut memiliki aktifitas spesifik yang  tinggi,  namun  memiliki  tingkat  volatilitas  besar, mudah teroksidasi dan mudah rusak pada suhu 500 – 900 ℃ , sehingga mengurangi aktifitas katalis. Berdasar- kan uraian di atas, peneliti membuat suatu catalytic conver- ter dengan  bahan  kuningan sebagai komponen tambahan  knalpot  untuk mereduksi/menurunkan kandungan  gas  buang  kendaraan  dengan  beberapa kelebihan diantaranya; mudah didapat, harga ekonomis, dan mudah dalam pembuatannya.

## METODE PENELITIAN
Rancangan penelitian merupakan sebuah strategi untuk  memperoleh  data  penelitian  yang  dibutuhkan untuk  pengujian  hipotesis.  Metode  penelitian  yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode penelitian eksperimetal.
Desain  penelitian  yang  digunakan  dalam pene- litian ini adalah true experiment jenis posttest-only control group design Menurut  Sugiyono  (2017),  dalam  desain  ini terdapat  dua  kelompok  yang  masing-masing  dipilih secara  random  (R).  Kelompok  pertama  diberi perlakuan (X) dan kelompok kedua tidak diberi perla- kuan. Kelompok yang diberi perlakuan disebut sebagai kelompok eksperimen dan kelompok yang tidak diberi perlakuan disebut sebagai kelompok kontrol. Pengaruh adanya perlakuan adalah (O 1 : O 2 ).
Tabel 1 Desain Penelitian Eksperimen Jenis Posttest-only Control Group Design
R X O 1 R O 2
Metode penelitian eksperimen melibatkan vari- abel bebas dan terikat. Pada penelitian ini, variabel be- basnya adalah catalytic converter paduan kuningan (CuZn) yang  digunakan  sebagai  katalisator  pada  sistem  pem- buangan  motor  dengan  bahan  bakar pertalite .  Variabel terikat pada penelitian ini adalah emisi gas buang motor, yaitu CO dan NOx. Variasi putaran mesin yang digu- nakan dalam penelitian ini adalah rpm 1000, 2000, 3000, 4000,  5000,  6000,  7000.  Analisis  data  menggunakan teknik statistik inferensial uji T paired sample T test melalui aplikasi analisis statistik SPSS for windows
HASIL DAN PEMBAHASAN Dilihat  dari  Gambar  2,  dapat  diketahui  bahwa kadar gas buang CO yang dihasilkan tanpa TWC tercatat sebesar  4,16  %vol  pada  1000  RPM,  dan  mengalami kenaikan  secara  signifikan  pada  2000  RPM  mencapai 6,05 %vol, hal ini disebabkan oleh AFR (Air Fuel Ratio) atau rasio  bahan  bakar  yang  digunakan  dalam  proses
pembakaran  tidak  proporsional,  sehingga  pembakaran menjadi  tidak  sempurna  dan  menghasilkan  emisi  gas buang  CO  yang  semakin  tinggi.  Emisi  CO  dari kendaraan  disebabkan  oleh  rasio  pencampuran  udara dengan bahan bakar (AFR) yang masuk ke ruang bakar. Oleh karena itu, rasio pencampuran bahan bakar dengan udara  harus  dibuat  kurus,  namun  akan  memberi  efek samping berupa daya mesin semakin menurun dan juga terbentuknya  gas  HC  serta  NOx  (Purnomo,  2014). Setelah  itu  grafiknya  naik  turun  secara  fluktuatif  dan pada akhirnya naik lagi pada RPM 7000 dengan kadar CO mencapai 5,55 %vol.
(a)
(b) Gambar 1. (a) Plat Katalis (b) TWC Casing Pada gas buang CO dengan aplikasi TWC, kadar CO  sebesar  6,98  %vol  pada  RPM  1000,  setelah  itu mengalami kenaikan secara bertahap hingga mengalami puncaknya pada RPM 5000 dengan kadar 9,99 %vol, hal ini  disebabkan  oleh AFR  (Air  Fuel  Ratio) atau  rasio bahan bakar yang digunakan dalam proses pembakaran tidak proporsional, sehingga pembakaran menjadi tidak sempurna dan menghasilkan emisi gas buang CO yang semakin  tinggi.  Faktor  yang  menyebabkan  tinggi  nya kenaikan  gas  CO  tersebut  juga  disebabkan  oleh ketidakmampuan  TWC  berbahan  kuningan  dalam menyerap gas buang CO secara maksimal, sehingga nilai emisi nya lebih tinggi dari knalpot standar tanpa TWC. Menurut Kusumo., Rami Nader, dkk., Aris Munandar, dkk  (dalam  Kurniawan,  2017)  proses  adsorbsi maksimum hanya berlangsung pada bahan katalis yang berukuran  nanopartikel,  sehingga  atom  memiliki
kemampuan untuk melakukan kontak langsung dengan zat-zat lain dan memiliki daya serap tinggi dibandingkan dengan  partikel  berukuran  besar.  Nilai  emisi  9,99% tersebut terus stagnan/stabil sampai RPM 7000.
Gambar 2. Grafik hasil pengujian penambahan TWC berbahan Kuningan pada knalpot terhadap
Emisi Gas CO pada Shogun 125cc.
Penelitian  lain  yang  dilakukan  oleh  Kurniawan (2017)  yang  berjudul  “Aplikasi  Manganase  Oxide (MnO)  Sebagai  Katalis  pada  Bahan  Bakar  RON  88, RON 90, RON 92, DAN RON 98 untuk Mengurangi Emisi  Gas  Buang  CO  dan  HC”,  yang  menyimpulkan bahwa katalis MnO tidak dapat mereduksi gas CO pada bahan  bakar  RON  88.  Berdasarkan  nilai  rata-ratanya, kadar  CO  pada  perlakuan  dengan  aplikasi  TWC lebih tinggi daripada kadar CO yang tanpa diberi perlakuan aplikasi  TWC,  serta  mempunyai  perbedaan  yang signifikan. Oleh karena itu, dampak penggunaan TWC sebagai katalis pada kendaraan tidak dapat mengurangi emisi gas buang CO.
Gambar 3. Grafik hasil pengujian penambahan TWC berbahan Kuningan pada knalpot terhadap
Emisi Gas NOx pada Shogun 125cc.
Dari diagram garis diatas bisa  diketahui bahwa tanpa  aplikasi  TWC,  kadar  NOx  tercatat  sebesar  0,63 ppm pada RPM 1000, dan mengalami penurunan pada RPM  2000  menjadi  0,59 ppm ,  setelah  itu  mengalami kenaikan  secara  bertahap  dan  puncaknya  adalah  pada putaran 7000 dengan kadar 0,77 ppm . Dengan aplikasi
TWC , kadar NOx tercatat sebesar 0,59 ppm di putaran 1000 RPM, nilai itu stabil hingga putaran 2000, setelah itu mengalami kenaikan secara bertahap hingga 0,74 ppm pada RPM 7000.
Penerapan TWC pada penelitian ini menghasil- kan gas buang NOx yang lebih baik dibandingkan tanpa menggunakan  TWC  hal  ini dikarenakan  material kuningan pada TWC dapat menyerap gas buang NOx dengan  baik  di  RPM  rendah.  Pada  RPM  tinggi penyerapan  terhadap  NOx  mengalami  penurunan, sehingga kadar NOx juga berangsur naik, hal serupa juga terjadi  pada  perlakuan  tanpa  menggunakan  TWC. Menurut Suyatno (2011) kenaikan emisi gas buang NOx juga  disebabkan  oleh  temperatur  dan  tekanan  ruang bakar yang tinggi.
Penelitian lain juga dilakukan oleh Wa Ode Veby Verlina  (2014)  dengan  judul  “Potensi  Arang  Aktif Tempurung Kelapa Sebagai Adsorben Emisi Gas CO, NO, dan NOx Pada Sepeda Motor”, yang menyimpul- kan bahwa tempurung kelapa yang diolah menjadi arang aktif dapat menjadi adsorben yang mengurangi emisi gas buang  CO,  NO,  dan  NOx,  P  Suresh  Kumar  (2013) dengan judul “ Reduction of NOx Emissions with Three Way Catalytic  Converter  For  IDI  Engine  Fuelled  With  Diesel, JSVO and Their Blends ”, yang menyatakan bahwa Three Way  Catalytic  Converter (TWC)  sangat  efektif  dalam mereduksi gas NOx.
Berdasarkan nilai rata-ratanya, kadar NOx pada perlakuan dengan aplikasi TWC lebih rendah daripada kadar NOx yang tidak diberi perlakuan aplikasi TWC, serta mempunyai  perbedaan yang signifikan. Oleh ka- rena itu, dampak penggunaan TWC sebagai katalis pada kendaraan  dapat  mengurangi  emisi  gas  buang  NOx secara signifikan.

## PENUTUP
Simpulan Aplikasi  threeway  catalytic  converter  berbahan kuningan  (CuZn)  pada  knalpot  menghasilkan  kadar NOx  rata-rata  sebesar  0,6557  ppm,  sedangkan  nilai emisi  gas  buang  NOx  tanpa  katalis  adalah  sebesar 0,6843 ppm. Berdasarkan nilai rata-ratanya, kadar NOx pada  perlakuan  dengan  aplikasi  TWC  lebih  rendah daripada kadar NOx yang tidak diberi perlakuan aplikasi TWC,  serta  mempunyai  perbedaan  yang  signifikan. Oleh  karena  itu,  dampak  penggunaan  TWC  sebagai katalis  pada  kendaraan  dapat  mengurangi  emisi gas buang NOx secara signifikan.
Aplikasi three way catalytic converter berbahan kuningan  (CuZn)  pada  knalpot  menghasilkan  kadar NOx  rata-rata  sebesar  9,0414  %vol,  sedangkan  nilai emisi gas buang CO tanpa katalis adalah sebesar 5,3786 %vol. Hal ini disebabkan karena proses adsorbsi mak- simum  gas  CO  hanya  berlangsung  pada  bahan  katalis yang berukuran nanopartikel, dan juga senyawa CuZn/ kuningan  tidak  dapat  mengikat  gas  CO  dengan  baik. Berdasarkan nilai rata-ratanya, kadar CO pada perlakuan dengan  aplikasi  TWC  lebih  tinggi  daripada  kadar  CO yang tidak diberi perlakuan aplikasi TWC, serta mem- punyai perbedaan yang signifikan. Oleh karena itu, dam- pak  penggunaan  TWC  sebagai  katalis  pada  kendaraan tidak dapat mengurangi emisi gas buang CO.
1 6 11
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
Ka da r C O (% vo l) RPM Gas CO Tanpa TWC Dengan TWC 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Ka da r N Ox ( pp m ) RPM Gas NOx Tanpa TWC Dengan TWC
Saran Perlu diadakan penelitian lebih lanjut dalam apli- kasi kuningan sebagai katalis untuk menurunkan emisi
gas buang kendaraan, dengan penambahan sensor O2 dan  juga  diaplikasikan  pada  kendaraan  injeksi serta pengaruhnya terhadap daya serta torsi yang dihasilkan kendaraan
DAFTAR RUJUKAN Badan Pusat Statistik. 2016. Perkembangan Jumlah Kenda- raan Bermotor Menurut Jenis . (Online). (https://w- ww.bps.go.id/linkTableDinamis/view/id/1133 ). Diakses pada 28 Agustus 2018
Badan Pengendalian Dampak lingkungan (2002), Sumber Dan Standart Emisi Gas Buang.
Liputan  6. Peringkat  Polusi  Negara  di  Dunia  Indonesia  di Posisi Mana. (Online) . ( https://www.liputan6.co- m/lifestyle/read/2877465/peringkat-polusi-ne- gara-di-dunia-indonesia-di-posisi-mana).  Diak- ses pada 28 Agustus 2018
Mokhtar,  ali.  2012. Catalytic  Converter  Jenis  Katalis Pipa  Tembaga  Berlubang  untuk  Mengurangi Emisi  Kendaraan  Bermotor.  Jurnal  GAMMA. Vol. 8, Nomor 1: hal. 125-131.
Mokhtar,  Ali.  2015.  Catalytic  Converter  Jenis  Katalis Plat  Tembaga  Berbentuk  Sarang  Lebah  Untuk Mengurangi Emisi Kendaraan Bermotor. Jurnal GAMMA. Vol. 10, Nomor 1: hal. 104-108.
Purnomo,  Heri.  2014.  Analisa  Pengaruh  Knalpot
Catalitic Converter Dengan Katalis Tembaga (Cu) Berlapis  Mangan  (Mn)  Terhadap    Gas  Buang Pada Honda Supra X 100 CC. (online), (http://- digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-31556-21100- 30023-Paper.pdf), diakses pada 28 Agustus 2018
Sugiyono. 2017. Metode Penelitian Pendidikan: Pendekatan Kuantitatif, Kualitatif, dan R&D. Bandung: Alfa- beta.
Wa Ode Veby Verlina. 2014. Potensi Arang Aktif Tem- purung  Kelapa  Sebagai  Adsorben  Emisi  Gas CO, NO, dan NOx Pada Sepeda Motor. Lapo- ran  Penelitian:  Jurusan  Kimia  Fakultas  MIPA Universitas Hasanuddin Makasar.
Wisnu  Arya  Wardhana  :"Dampak  Pencemaran  Ling- kungan",  ISBN 979-533-251-1,  Andi  Offset, Yogyakarta, 1995.