TETRA ETHYL LEAD (TEL)A. Pendahuluan Pencemaran udara menjadi isu penting beberapa tahun terakhir. Pencemaran udara yang terjadi selama ini diperkirakan 70% diantaranya berasal dari emisi gas buang kendaraan bermotor. Sedangkan populasi kendaraan bermotor saat ini terus mengalami peningkatan. Keberadaan kendaraan bermotor selain menyebabkan peningkatan emisi gas buang, juga berdampak pada peningkatan konsumsi BBM. Jika terjadi secara terus menerus dan tidak mendapatkan perhatian serius, maka hal ini berdampak negatif terhadap ketersediaan bahan bakar minyak (BBM), kesehatan manusia, maupun lingkungan. Salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk menekan konsumsi BBM, dan terjadinya pencemaran udara, dapat dilakukan dengan penambahan aditif bahan bakar. Salah satu parameter untuk menentukan kualitas bahan bakar adalah angka oktannya. Jika angka oktan bahan bakar yang digunakan terlalu rendah, maka timbul gejala ketukan (knocking) pada motor dan selanjutnya akan mengurangi performansi motor secara keseluruhan. Untuk meningkatkan performa dari bahan aditif anti-ketukan. Pada proses pembakaraan bahan bakar yang mengandung senyawa TEL dihasilkan senyawa Pb anorganik, Pb0 (Oksida Pb) pada gas buang dan pada umumnya dapat bertahan di atmosfer untuk kurun waktu yang cukup lama. Karakteristik bensin didasarkan pada beberapa parameter sesuai dengan penggunaannya dalam kendaraan bermotor. Beberapa karakteristik tersebut diantaranya adalah angka oktan, sifat volatilitas dari bahan bakar. bakar pada dasarnya ditambahkan sejumlah Tetra Ethyl Lead (TEL), Pb(C2H5)4 sebagai bahan

1

B. Angka Oktan Nama oktan berasal dari oktana (C8), karena dari seluruh molekul penyusun bensin, oktana yang memiliki sifat kompresi paling bagus. Oktana dapat dikompres sampai volume kecil tanpa mengalami pembakaran spontan, tidak seperti yang terjadi pada heptana, misalnya, yang dapat terbakar spontan meskipun baru ditekan sedikit. Bensin dengan bilangan oktan 87, berarti bensin tersebut terdiri dari 87% oktana dan 13% heptana (atau campuran molekul lainnya). Bensin ini akan terbakar secara spontan pada angka tingkat kompresi tertentu yang diberikan, sehingga hanya diperuntukkan untuk mesin kendaraan yang memiliki ratio kompresi yang tidak melebihi angka tersebut. Umumnya skala oktan di dunia adalah Research Octane Number (RON). RON ditentukan dengan mengisi bahan bakar ke dalam mesin uji dengan rasio kompresi variabel dengan kondisi yang teratur. Beberapa angka oktan untuk bahan bakar: * 87 Bensin standar di Amerika Serikat * 88 Bensin tanpa timbal Premium * 92 Bensin standar di Eropa, Pertamax * 94 Premix-TT * 98 PertamaxPlus Angka oktan bisa ditingkatkan dengan menambahkan zat aditif bensin. Menambahkan tetraethyl lead (TEL, Pb(C2H5)4) pada bensin akan meningkatkan bilangan oktan bensin tersebut, sehingga bensin "murah" dapat digunakan dan aman untuk mesin dengan menambahkan timbal ini. Untuk mengubah Pb dari bentuk padat menjadi gas pada bensin yang mengandung TEL dibutuhkan etilen bromida (C2H5Br). Celakanya, lapisan tipis timbal terbentuk pada atmosfer dan membahayakan makhluk hidup, termasuk manusia. Di negara-negara maju, timbal sudah dilarang untuk dipakai sebagai bahan campuran bensin.

2

Pada umumnya angka oktan suatu bahan bakar dinyatakan dengan besar prosen volume iso-oktana dalam campuran yang terdiri dari isooktana (jenis bahan bakar hidrokarbon yang tak mudah berdetonasi dan dinyatakan sebagai bahan bakar dengan angka oktan-100) dan normalheptana (bahan bakar hidrokarbon rantai lurus yang mudah berdetonasi dan dinyatakan sebagai bahan bakar dengan angka oktan-0) yang memiliki kecenderungan berdetonasi sama dengan bahan bakar tersebut. Angka oktan yang merupakan salah satu faktor utama untuk mengetahui kualitas bensin adalah nilai ketahanan suatu bahan bakar bersama dengan udara terhadap terjadinya penyalaan disaat langkah kompresi atau disebut dengan kemampuan anti-ketukan. Artinya, walaupun pada saat langkah kompresi temperatur campuran udara-bahan bakar meningkat, tetapi energi yang dihasilkan tidak cukup untuk membakar campuran tersebut. Proses pembakaran baru terjadi setelah busi menghasilkan loncatan bunga api listrik pada saat torak mendekati titik mati atas pada akhir langkah kompresi. Karena itu angka oktan juga berkaitan dengan perbandingan kompresi dari motor. Semakin tinggi angka oktan suatu bahan bakar, semakin tinggi pula ketahanannya terhadap penyalaan dini pada saat kompresi tinggi, tanpa dipengaruhi oleh penyalaan dari busi. Berhubungan dengan angka oktan ini maka ASTM (American Society for Testing and Materials ) menetapkan suatu standar penilaian anti ketukan dari suatu bahan bakar bensin. Dengan standarisasi bahan bakar ini diharapkan industri otomotif dapat memproduksi motor yang dapat beroperasi tanpa terjadi ketukan dengan menggunakan kualitas bahan bakar yang sesuai. C. Aditif Octane Booster

3

Merupakan komponen dari senyawa yang digunakan untuk meningkatkan angka oktan dari bahan bakar dan sekaligus sebagai komponen anti-ketuk. Komponen yang digunakan sebagai bahan anti ketuk pada saat ini adalah Tetra Ethyl Lead (TEL), Pb(C2H5)4. Berdasarkan hasil riset senyawa TEL ini pertama-tama terurai pada temperatur sekitar 100oC dengan bantuan panas dari ruang bakar, melalui reaksi penguraian sebagai berikut: Pb(C2H5)4 Pb(C2H5)3 + C2H5 Pb(C2H5)3 + Pb(C2H5)4 Pb2(C2H5)6 + C2H5 Pb(C2H5)3 Pb(C2H5)4 + Pb(C2H5)2 Pb(C2H5)2 Pb + C2H10 Reaksi radikal etil dengan TEL dapat menghasilkan alkana, alkena, hidrogen dan juga radikal Pb-trietil. Yang bertindak sebagai bahan anti ketuk adalah Pb-oksida, dimana Pboksida ini berada dalam bentuk radikal-radikal yang tersebar dalam ruang bakar dan sebagian akan melekat pada dinding silinder membentuk endapan, dan sebagian lagi akan keluar ke atmosfir bersama-sama dengan gas sisa pembakaran. Pboksida yang dibebaskan ke atmosfir inilah yang sangat berbahaya bagi lingkungan, sehingga perlu dicarikan bahan substitusi untuk menggantikan TEL sebagai aditif octane booster.

4

D. Fenomena Ketukan Ketukan (knocking) merupakan suatu fenomena penyalaan spontan yang mengakibatkan pembakaran tidak normal di dalam silinder. Pada proses pembakaran normal penyalaan bunga api diawali dari busi sehingga terjadi pembakaran awal campuran udara-bahan bakar dan merambat hingga titik terjauh dari busi di ruang bakar. Pada proses pembakaran yang tidak normal dimana terjadi penyalaan awal (preignition) bahan bakar karena meningkatnya suhu dan tekanan di dalam silinder karena proses kompresi. Disamping itu tepat pada saat akan berakhirnya langkah kompresi terjadi penyalaan karena percikan bunga api listrik dari busi, sehingga campuran udara-bahan bakar di sekitar busi terbakar. Kedua proses pembakaran ini mengakibatkan perambatan nyala api dimana masing-masing bergerak menjauhi titik nyalanya dan pada akhirnya terjadi pertemuan atau tumbukan antara kedua proses pembakaran terebut. Tumbukan antara kedua proses pembakaran ini menimbulkan suara berisik di dalam motor yang dikenal dengan fenomena ketukan (knocking). Untuk meningkatkan daya pada motor dapat dilakukan dengan meningkatkan perbandingan kompresi, tetapi semakin tinggi perbandingan kompresi suatu motor maka temperatur yang dicapai pada saat langkah kompresi juga semakin tinggi. Pada saat terjadi percikan bunga api listrik dari busi, maka terjadilah gelombang ledakan yang diawali dari titik penyalaan. Akibatnya temperatur dari bagian campuran udara-bahan bakar di luar gelombang ledakan akan meningkat lebih tinggi lagi. Hal inilah yang mengakibatkan campuran udara-bahan bakar tersebut mempunyai kecenderungan untuk terbakar dengan sendirinya. E. Volatilitas Bahan Bakar

5

Sifat

volatilitas

(kemampuan

menguap)

dari

bahan

bakar

merupakan faktor utama yang harus dipenuhi berdasarkan spesifikasi bahan bakar yang ditetapkan. Faktor ini dibutuhkan agar untuk terbakar dengan normal di dalam ruang bakar, bahan bakar harus dapat menguap dengan teratur sesuai dengan laju yang dikehendaki, dan harus membuat campuran yang homogen dan terdistribusi merata dalam silinder ruang bakar. Untuk menentukan sifat volatilitas bahan bakar diperlukan uji destilasi ASTM berdasarkan metode ASTM D-86 terutama untuk kondisi tart dingin (cold start), kondisi pemanasan (warm up) dan distribusi campuran dalam silinder. F. Bahaya TEL Senyawa timah hitam (Pb) seperti tetra ethyl lead dan tetra methyl lead, yang dapat menambah 'kekuatan' bensin sampai 10 oktan. Bensin yang kaya timah hitam dengan angka oktan sekitar 98 bisa memungkinkan mobil yang angka kompresinya tinggi (9,5:1) berlari kencang. Prestasi itu sulit dicapai dengan bensin biasa yang kekuatannya 85 - 90 oktan. Emisi senyawa timah hitam, chlor dan brom (Pb, Cl, Br) yang penampangnya kurang dari 1/1000 mm ini ikut meningkatkan kadar Pb dalam udara dan perairan kota. Serbuk timah hitam yang melayang ke angkasa lebih berbahaya dari pada yang mengendap di darat dan air. Sebab -- sekali lagi penelitian menunjukkan -- bahwa 70% dari aerosol timah hitam yang tersedot melalui pernapasan tetap bersarang dalam jaringan tubuh. Lewat paru-paru, serbuk timah hitam yang begitu halus itu tersebar ke seluruh jaringan tubuh melalui segenap saluran darah. Sementara timah hitam yang masuk lewat makanan dan minuman, hanya 10 - 25% yang tertinggal. Lainnya keluar lewat dubur dan saluran air seni. Senyawa oksida Pb di udara dan di alam ini dapat masuk ke dalam tubuh manusia melalui pernafasan maupun rantai makanan. Dampak negatif yang ditimbulkan jika senyawa tersebut berada di dalam tubuh manusia akan mempengaruhi kecerdasaan dan menurunkan IQ terutama pada anak-anak, menimbulkan permasalahan tekanan darah tinggi

6

maupun penyakit pembuluh darah jantung. Berdasarkan dampak negatif yang ditimbulkan akibat penggunaan TEL sebagai bahan aditif untuk bahan bakar, maka penggunaan TEL di negara maju dan sebagian negara sedang berkembang sudah dilarang. Berbagai studi di Australia dan negeri industri maju lainnya menunjukkan, betapa kurang lebih separuh penduduk kta mengandung 20 mikrogram Pb atau lebih dalam tiap 100 ml darahnya. Ini sudah merupakan kadar batas yang kritis. Sebab di atas batas ini, timah hitam itu bisa mengganggu proses biokimiawi alamiah. Misalnya pembentukan butir-butir darah putih. Maka kebanyakan timah hitam dapat menimbulkan penyakit anaemia. Di samping itu perlu dicatat pula, bahwa efeknya pada anak-anak lebih besar ketimbang pada orang dewasa. Dengan kata lain: kesehatan anak-anak sudah bisa terganggu pada dosis yang lebih rendah ketimbang orang dewasa. Menyadari hal itu, lebih dianjurkan agar lebih banyak menggunakan kendaraan dinas berukuran besar dari pada mobil sedan dan mengurangi nafsu untuk dapat kendaraan pribadi. Sebab dengan membatasi pembelian sedan dinas dan menggantinya dengan bis, mikrobis atau kombi dinas di jalan raya yang sudah sesak-sedan akan tercipta ruang gerak bagi kendaraan umum. Penghijauan umum yang selama ini sudah dijalankan, hanya menyaring gas-gas buangan (seperti CO dan CO2 yang juga keluar dari knalpot mobil dan motor) dan sedikit mempersejuk udara. Tapi siapa tahu ada jenis perdu atau pohon tertentu yang daunnya dapat menyaring logam berat.

7