PemanfaatanFly Ash Batubara sebagai Adsorben Emisi Gas CO pada Kendaraan Bermotor

Di samping potensinya sebagai sumber energi alternatif yang relatif murah, penggunaan batubara ini menghasilkan limbah yang dapat mencemari lingkungan yaitu limbah gas seperti CO2, NOX, CO, SO2, hidrokarbon dan limbah padat. Limbah padat tersebut berupa abu, yaitu abu terbang (fly ash) dan abu dasar (bottom ash). Menurut data Kementrian Lingkungan Hidup pada tahun 2006, limbah fly ash yang dihasilkan mencapai 52,2 ton/hari, sedangkan limbah bottom ash mencapai 5,8 ton/hari.

Fly ash Fly ash batubara merupakan limbah buangan yang biasanya dilepaskan begitu saja di udara tanpa adanya pengendalian khusus untuk melepaskan fly ash ke udara. Padahal fly ash batubara merupakan salah satu jenis limbah B3, sehingga sangat berbahaya jika mencemari udara sekitar. Fly ash umumnya disimpan sementara pada pembangkit listrik tenaga batubara, dan akhirnya dibuang di landfill (tempat pembuangan). Penumpukan fly ash batubara ini menimbulkan masalah bagi lingkungan, yaitu mencemari lingkungan udara maupun lingkungan tanah.

Bentuk pemanfaatan dari limbah fly ash adalah dengan mengubahnya menjadi adsorben. Sebagai adsorben, fly ash memiliki keuntungan yaitu harganya yang ekonomis dan baik digunakan dalam pengelolaan limbah gas ataupun cair, serta mampu menyerap logam-logam berat yang terkandung dalam limbah. Untuk mengolah kembali fly ash sebagai bahan baru yang memiliki nilai manfaat, maka dilakukan proses aktivasi fisis dan aktivasi kimia. Aktivasi fisis dilakukan dengan proses pembakaran pada suhu tinggi, sedangkan aktivasi kimia dilakukan dengan pencampuran antara fly ash dengan larutan asam ataupun basa.

Untuk membuat fly ash batubara sebagai adsorben emisi gas buang CO kendaraan bermotor.

Mendapatkan solusi dari pemanfaatan fly ash batubara sebagai adsorben gas buang CO bernilai ekonomis guna mengurangi polusi udara dan tanah.

Bahan Fly Ash batubara yang digunakan berasal dari PT. Semen Gresik Pabrik Tuban dengan batubara jenis lignit. Jenis batubara lignit merupakan jenis batubara yang paling rendah kualitasnya. Jenis batubara lignit digunakan sebagai bahan bakar pada mesin pembakaran seperti di pebangkit listrik atau pabrik pembuat semen. Adapun untuk ukuran dari fly ash batubara pada PT. Semen Gresik adalah sebesar 325 mesh.

Metode

Karakterisasi XRF XRF yang digunakan adalah yang berada di Laboratorium Studi Energi dan Rekayasa LPPM ITS. Analisis XRF digunakan untuk mengetahui komposisi kimia unsur termasuk unsur oksida fly ash yang dihasilkan. Analisis dilakukan menggunakan instrument XRF Minipal4 PANalytical dengan suhu operasi ruangan antara 5C - 35C dan dimensi instrumen 220 x 530 x 500 mm

2. XRDXRD (X-ray Diffractometer) merupakan suatu metode analisis kualitatif yang memberikan informasi mengenai kekristalan suatu mineral tertentu. Karakterisasi XRD dilakukan di Laboratorium XRD Biro Pengembangan Produk di PT. Semen Gresik. XRD yang digunakan adalah Pesawat Sinar-X Bruker AXS D8 Focus. Pesawat Sinar-X Bruker AXS tipe D8 Focus mempunyai variasi tegangan tabung dari 10 kV hingga 50 kV dan arus tegangan tabungnya bervariasi dari 5 mA hingga 50 mA dengan maximum power 2400 W. Adapun massa yang digunakan untuk proses analisis XRD adalah seberat 2 gram.

3. TGAAnalisis TGA bertujuan untuk mengetahui perubahan massa yang terjadi pada fly ash apabila suhu dinaikkan terhadap perubahan waktu. Adapun instrumen TGA yang digunakan adalah TGA/DSC Mettler Toledo yang ada di Laboratorium Studi Energi dan Rekayasa LPPM ITS. Proses pengukuran dilakukan dengan laju kenaikan 10C per menit dengan rentang suhu pengukuran 0 sampai 1100C. Cuplikan fly ash yang digunakan adalah sebesar + 1 gram.

Pengujian Adsorpsi Pengujian adsorpsi dilakukan pada sampel adsorben yang dikompaksi terlebih dahulu. Proses adsorpsi dilakukan pada pengurangan kadar emisi gas CO pada knalpot motor. Knalpot didesain sedemikian rupa agar dapat digunakan proses adsorpsi. Adapun desain knalpot dan knalpot yang digunakan pada proses pengujian adsorpsi adalah sebagai berikut :

Sedangkan alat ukur emisi gas CO merk SPX EGA 2000 dengan range pengukuran CO 0 9,99% terdapat pada Gambar 2. Di mana display dari alat pengukur tersebut terhubung dengan probe / sensor gas berupa batang tembaga dengan panjang 30 cm yang dimasukkan ke dalam lubang keluaran gas pada knalpot sepeda motor. Antara probe dan display dihubungkan dengan selang.

Karakterisasi Fly Ash Batubara Murni Sebelum dilakukan aktivasi pada fly ash batubara, maka terlebih dahulu dikarakterisasi untuk mengetahui karakter awal dari fly ash batubara. Adapun XRF digunakan untuk mengetahui unsur yang ada pada fly ash. Tabel 1 menunjukkan komposisi unsur yang terkandung dalam fly ash.

Untuk mengetahui kandungan mineral dari fly ash batubara, maka dilakukan karakterisasi dengan XRD. Tabel 2 merupakan kandungan mineral dari fly ash batubara sebelum diaktivasi dengan menggunakan analisis XRD.

Karakterisasi Fly Ash Batubara dengan Diaktivasi

Uji Adsorpsi Gas CO

Fly ash dapat dijadikan adsorben emisi gas buang CO kendaraan bermotor dalam tugas akhir ini digunakan sepeda motor. Adsorben yang paling optimal untuk proses adsorpsi emisi gas buang CO adalah fly ash yang telah diaktivasi fisis dengan suhu 540 0C dan diaktivasi kimia dengan NaOH dengan perbandingan massa antara fly ash batubara dan NaOH 1 : 1,2. Adapun emisi gas CO yang terukur dengan kadar rata-rata 1,55% dan efisiensi penyerapan maksimum sebesar 19,78%. Energi aktivasi yang dibutuhkan adsorben untuk proses adsorpsi gas buang CO adalah sebesar 50,2660 Joule/mol.