Invensi dan Inovasi Penerapan Teknologi Plasma Pada Knalpot Anti Polusi

Oleh: Muhammad Nur

Univesitas Diponegoro

  1. I. Pendahuluan

Keberhasilan penelitian tentang preduksian gas emisi dengan teknologi plasma di FMIPA UNDIP sangat ditentukan oleh kesungguhan menepati ROAD MAP penelitian dan keinginan yang kuat dari para peneliti dan para mahasiswa yang terlibat dalam penelitian ini. Sebagai dosen di perguruan tinggi dengan tiga pilar aktivitas  TRI DHARMA jika dihayati mempunyai konsekwensi bahwa tugas dosen tak hanya mengajar juga meneliti dan menerapkan hasil penelitian untuk kepentingan masyarakat. Hasil penelitian tak hanya dilaporkan dan dipublikasikan. Hasil penelitian yang berorientasi pada implementasi komersial  perlu dilindungi dan diteruskan pada tahapan berikutnya. Masyarakat luas menunggu karya-karya dari perguruan tinggi untuk memperbaiki kualitas hidup. Termasuk penanggulangan pencemaran udara dari pembakaran hidrokarbon dan batubara oleh sarana transportasi dan industri. Namun pihak perguruan tinggi tak berdaya untuk melakukan tugas mulia tersebut tanpa bantuan dari pemerintah dan dunia usaha. Para penemu di perguruan tinggi  bukanlah wirausahawan, yang mampu mengkomersialkan hasil risetnya sendiri ditengah-tengah tugas pentingnya mendidik, mengisi karakter dari para mahasiswanya. Harus ada tangan-tangan mulia untuk membantu para dosen dan peneliti agar ide-ide cemerlang yang telah direalisasi dalam bentuk riset dan telah mengasilkan sesuatu tidak langsung mati masuk ke lembah kematian (valley of Death).

Invensi dan Inovasi Penerapan Teknologi Plasma Pada Cerobong Asap dan Knalpot Anti Polusi  yang dibahas dalam makalah ini merupakan salah satu dari hasil karya perguruan tinggi yang diharapkan terselamatkan dari lembah kematian dan memberikan sumbangan berarti bagi masyarakat

I.1. Landasan Invensi dan Inovasi

Landasan Invensi dan Inovasi didasari atas masalah-masalah yang akan polusi udara yang akan dicarikan teknologi penyelesaian dan landasan teoritik dari teknologi alternatif terpilih yang dalam hal ini adalah teknologi plasma non termik

I.1.1 Identifikasi Masalah

Kondisi pencemaran udara terlebih di kota-kota besar seperti Jakarta, Surabaya, Bandung, Semarang tingkat polusinya kini telah mencapai ambang batas yang amat membahayakan kesehatan manusia dan juga merusak lingkungan hidup seperti berbagai jenis tanaman yang bisa mati akibat kadar gas buang yang mencemari udara semakin tinggi. Pencemaran tampaknya sudah tak dapat terelakkan lagi akibat terus membengkaknya jumlah kendaraan bermotor setiap tahunnya, yang di Jakarta saja jumlahnya telah mencapai 2,7 juta unit.

Angkutan darat berperan memberikan kontribusi pencemaran dengan komposisi 78,32% (SO2), 29,18% (NO2), 62,62 %(HC), dan 85,78 % (CO), serta debu 6,9%. Berdasarkan data studi kualitas udara di Jakarta 1997 menunjukkan bahwa polusi yang dihasilkan oleh kendaraan bermotor sangat besar. Gas CO, NOx, HC dan CO2 dari corong gas buang (muffler) selama ini diyakini sebagai penyebab berbagai penyakit. Misalnya, menurunnya daya tahan tubuh, bertambahnya penyakit menular, meningkatnya penyakit mata seperti katarak dan kebutaan, serta kanker kulit. Akibat lain dari gas tersebut, terutama CO, dapat menyebabkan kematian.

Berdasarkan data Kementerian Lingkungan Hidup Indonesia (2003), kendaraan bermotor menyumbang 70 % kadar CO. Kendaraan bermotor yang mengalami pembakaran tak sempurna semakin banyak menyumbangkan polusi udara melalui gas buang dari mufflernya. Untuk menanggulangi pencemaran udara yang kualitasnya kian menurun dan kita hirup setiap hari, pemerintah mengeluarkan peraturan baru sesuai ketentuan PBB untuk urusan “Lingkungan Hidup Yang Hijau” (Green Enviroment). Di Indonesia program ini mulai dilontarkan oleh Kementerian Lingkungan Hidup sejak 1999 tetapi mendapatkan banyak kendala antara lain belum siapnya industri otomotif dan produsen BBM. Untuk mengatasi ketertinggalan tersebut Indonesia akan memberlakukan standar EURO 2, sesuai Keputusan Lingkungan Hidup No 141/2003 mulai 2005.

Disamping pencemaran udara dari gas emisi NOx, SOx, COx berasal dari sarana transportasi terdapat  juga emisi dari cerobong gas buang dari sumber statik seperti Gen Set, insenerator, cerobong asap pabrik dan cerobong dari sektor industri yang menggunakan bahan bakar batu bara. Teknologi ini juga merupakan salah satu teknologi yang dapat menjawab Clean Development Mechanism (CDM) dari PBB. Selain itu  kota-kota besar di Indonesia yang terkait  dalam  Program Peningkatan Kualitas Udara Perkotaan melalui Urban Air Quality (UAQ) akan menerapkan berbagai standar dan peraturan bagi emisi gas buang baik oleh sumber statik maupun transportasi.  Program UAQ ini merupakan kerjasama Pemerintah Indonesia (Bappenas), Swisscontact dan Asian Development Bank. Program UAQ merupakan  program untuk 10 kota besar di Indonesia dan 5 kota yang tergabung dalan City Link di pulau Jawa (Jakarta, Bandung, Yogyakarta, Semarang, Surabaya) Program UAQ untuk 10 kota besar di Indoesia akan berlangsung sampai tahuan 2011.

I.1.2. Landasan  Ilmiah

Kemudian untuk menanggulangi bahaya penurunan kualitas lingkungan akibat pembakaran dengan tanpa mengurangi efisiensi kendaraan bermotor, pengendalian gas-gas polutan dilakukan dengan salah satu cara diantaranya melalui pemanfaatan teknologi plasma non-termik pada tekanan atmosfer [1],[2],[3],[4],[5],[6],[7],[8]. Teknologi plasma non-termik didasari atas sifat plasma non-termik, yakni mudahnya plasma jenis tersebut menghasilkan senyawa-senyawa radikal bebas (free radical) [4],[6],[7],[11],[12]. Sistem ini akan dapat mengantikan sistem adsorbsi dengan  katalis yang diembankan ke dalam zeolit [8]  yang selama ini digunakan yang sangat cepat mengalami deaktivasi. Keunggulan dari sistem pengendalian gas emisi dengan teknologi plasma adalah pengendalian dapat dilakukan terus-menerus asalkan sumber daya reaktor tetap dihidupkan tanpa kekhawatiran terhadap deaktivasi.

Teknologi ini merupakan salah satu proses yang efektif dalam mereduksi SOX, NOX, dan COX dari gas buang kendaraan bermotor karena merupakan proses yang mudah dalam pengendalian sisa reduksi, mereduksi SOX, NOX, dan COX dari gas buang secara simultan dengan efisiensi tinggi, dan merubah polutan menjadi senyawa yang ramah terhadap lingkungan [1],[2],[3] [7] [9].

I.2.3 Kebaruan dan langkah inventive dan inovative

Penelitian-penelitian aplikasi fisika plasma yang dapat diterapkan di Industri masih sangat langka dilakukan di Indonesia. Universitas  Diponegoro telah melakukan penelitian aplikasi fisika plasma antara lain untuk pereduksian gas emisi dari pembakaran hidrokarbon; untuk sterilisasi; aplikasi untuk pengerasan metal serta aplikasi dalam bidang pertanian.

Sejak tahun 1998, Dr. Muhammad Nur (ahli Fisika Plasma), Drs. Ahmad Suseno, MSi (ahli Kimia Fisik)¬† dan Dra. Sumariyah MSi (ahli Fisika Instrumentasi) melakukan penelitian pemanfaatan fisika plasma untuk Pereduksian Gas Emisi, NOx, SOx, COx, dan HC. Penelitian ini awalnya didanai dengan dana mandiri dan melibatkan mahasiswa-mahasiswa fisika dalam rangka tugas akhir mereka. Sejak tahun 2003 penelitian ini mendapat pendanaan dari Hibah Bersaing XI, DIKTI. Penelitian pereduksian gas emisi yang dilakukan oleh tim peneliti ini telah mampu mereduksi NOx, SOx, COx, dan HC.¬† Penelitian yang didanai dengan dana HIBAH BERSAING XI, memberikan hasil yang sangat meyakinkan dan pada 2 Agustus 2004 diajukan untuk perlindungan hak Paten dengan judul ‚ÄĚSistem Pereduksian NOx, SOx, COx, dengan menggunakan plasma non termik‚ÄĚ dan pendaftaran No. P-002004361.

Sistem pereduksian gas emisi berteknolgi plasma sangat tepat digunakan untuk pengendalian gas emisi dari pembakaran hidrokarbon dan untuk transportasi dan  batu-bara untuk skala industri. Sistem ini akan dapat menggantikan  sistem adsorbsi dengan  katalis yang diembankan ke dalam zeolit(Onitsuka, 1991/US Patent 5158582) yang selama ini digunakan yang sangat cepat mengalami deaktivasi. Keunggulan dari sistem pereduksi dengan teknologi plasma adalah pengendalian dapat dilakukan terus-menerus asalkan sumber daya reaktor tetap dihidupkan tanpa kekhawatiran terhadap deaktivasi.

Dengan demikian, keberhasilan penelitian ini akan sangat memberikan kontribusi untuk mengurangi gas emisi dari pembekaran hidrokarbon pada sektor transportasi dan pengembangan sektor energi nasional.

Kebaruan dan langkah inventive dan inovative lain yang telah disumbangkan hasil penelitian ini adalah tidak diperlukannya lagi gas adetif (NH3, H2O uap, Ar) untuk meningkatkan kemampuan reduksi. Langkah inovative yang paling menonjol adalah telah terintegrasinya reaktor plasma ke dalam knalpot kendaraan bermotor roda dua dan roda empat dan plasma dapat dibangkitkan dengan modul tegangan tinggi yang sangat kecil dan dapat ditempatkan di dekat Accumulator sepeda motor. Selain itu reaktor plasma dibuat sedemikian rupa sehingga tidak mengubah bentuk  knalpot kendaraan bermotor sehingga tidak mempengaruhi bentuk standar dari kendaraan.

  1. II. Penerapan Teknologi Plasma

Pereduksian COX, NOx dan HC

Pembangkitkan plasma dilakukan dengan menghubungkan kabel tegangan tinggi dari penyedia tegangan tinggi pada elektoda kawat dan konektor poros elektroda silinder (bidang) di hubungkan ke ground. Kemudian multimeter dipasang seri pada rangkaian untuk mengukur arus masukan.

Gas emisi kendaraan dari dalam muffler diukur dengan menggunakan gas analyzer untuk mengetahui konsentrasi COx NOx dan HC mula-mula (konsentrasi COx NOx dan HC  sebelum reduksi)  sekaligus untuk meyakinkan bahwa reduksi COx NOx dan HC hanya terjadi karena adanya lucutan plasma pijar korona di dalam reaktor. Setelah gas berada dalam reaktor, tegangan dari sistem penyedia tegangan tinggi diberikan pada reaktor dengan menghubungkannya dengan sumber tegangan dc yang berupa acccumulator 12V34Ah.

Gas emisi kendaraan yang berada di dalam reaktor diberikan perlakuan kondisi plasma dalam keadaan terus menerus mengalir. Hal tersebut dimaksudkan agar dapat teramati kondisi gas dalam plasma jika gas tersebut dalam keadaan mengalir. Pereduksaian tersebut diberikan dengan memvariasi putaran motor yaitu dengan mengubah putaran mesin dan gigi.

Setelah proses pereduksian dilakukan selanjutnya gas dikeluarkan dari reaktor untuk diukur konsentrasi COx dan HC dengan menggunakan gas analyzer. Konsentrasi COx dan HC yang terbaca adalah konsentrasi COx dan HC setelah direduksi. Besarnya persentase reduksi COx, NOx dan HC dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut (Nur, 2003, Nur dkk 2004):

Jika kunci kontak/saklar dihidupkan (on) arus baterai akan mengalir ke dalam rangkaian. Timer 555 akan mengubah sinyal masukan dari baterai ke dalam bentuk pulsa dengan frekuensi sebesar 71kHz, frekuensi ini adalah frekuensi kerja pembangkitan plasma melalui flyback. Arus keluaran dari timer 555 kemudian dikuatkan oleh transistor 2N3055. Arus penguatan tersebut lalu masuk ke dalam flyback, karena proses induksi dalam flyback maka dihasilkan tegangan tinggi yang  kemudian diteruskan kedalam muffler plasma.

Komponen-komponen utama dalam sistem pengapian mobil termodifikasi terdiri atas baterai 12V34 Ah, flyback, transistor, timer 555, kapasitor, resistor, trimpot.

Sistem penyedia tegangan tinggi merupakan peralatan utama dan tegangan yang dihasilkan digunakan untuk membangkitkan plasma dalam reaktor yang terdapat pada resonator knalpot kendaraan sehingga dapat diaplikasikan untuk pereduksian gas NOx, COX dan HC.

  1. III. Hasil Penerapan Teknologi Plasma Untuk Knalpot dan gas Buang Pabrik

3.1.  Reaktor Plasma Termodifikasi untuk Knalpot Sepeda Motor

Reaktor plasma termodifikasi terdiri dari sebuah reaktor plasma yang ditempatkan pada bagian separator di dalam muffler sepeda motor 4 tak 120cc.

Reaktor berkonfigurasi kawat silinder (wire-to-sylinder configuration), konfigurasi ini bertujuan agar didapatkan medan listrik tak seragam. Medan listrik tak seragam akan menghasilkan lucutan pijar korona yang kuat. Reaktor plasma yang digunakan memiliki daerah pembangkitan sepanjang 20cm. Reaktor plasma terdiri dari anoda yang terbuat dari pipa silinder dan katoda yang terbuat dari kawat berpilin. ketebalan luar 1mm dan ketebalan dalam 5mm.

Anoda berdiameter 2,54cm dengan ketebalan sebesar 1mm yang terbuat dari stainlessteel. Pada pusat anoda terdapat kawat berpilin yang terbuat dari nikel dengan ketebalan 1mm menembus isolator. Antara anoda dan katoda dipisahkan oleh isulator yang dapat tahan terhadap tegangan tinggi dan suhu panas dalam muffler, bahan insulator yang dipakai adalah teflon. Diameter luar teflon 2,56cm dan diameter dalam 2,36cm.

3.2. Pereduksian Polutan COx dan HC

Dalam penelitian ini mula-mula dilakukan penentuan daerah lucutan plasma korona dengan mencari karakteristik reaktor plasma dengan cara memberikan tegangan secara perlahan pada reaktor plasma dan mencatat kenaikan arus yang terbaca pada multitester pada kondisi dengan dan tanpa aliran gas buang. Grafik karakteristik plasma untuk udara dan untuk gas buang dapat dilihat pada gambar 3.6  Dari kedua garafik dapat dilihat bahwa dibutuhkan tegangan yang lebih besar (Sekitar 1kV) untuk menimbulkan plasma korona. Hal ini disebabkan karena kondisi reaktor yang dialiri gas buang akan lebih memiliki konsentrasi molekul (COx, NOx,HC) yang lebih besar, sehingga ionisasi yang terjadi akan membutuhkan energi yang lebih besar daripada ionisasi pada udara bebas.

Apabila tegangan terus dinaikkan maka akan timbul arc sehingga nilai tegangan yang terukur pada reaktor menjadi turun dan diikuti dengan naiknya arus pada reaktor. Hal ini menunjukkan bahwa arc tersebut merupakan aliran elektron yang mengalir dari daerah di sekitar elektroda positif ke elektroda negatif, sehingga menyerupai hubungan pendek. Gambaran kondisi plasma korona dan arc yang terjadi pada reaktor dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Sebelum pereduksian, gas buang kendaraan dimasukkan ke dalam reaktor plasma untuk diukur konsentrasi polutan CO2, CO dan HC dengan menggunakan gas amaliser. Konsentrasi CO2, CO dan HC yang terukur sebelum pereduksian ini merupakan acuan dalam membandingkan tingkat reduksi CO2 , CO dan HC reaktor plasma.

Dalam kondisi plasma lucutan pijar korona, ionisasi berantai yang terjadi menyebabkan terdisosiasinya gas CO2, CO dan HC serta gas-gas lainnya yang terkandung dalam gas buang seperti  uap air (H2O) dan HC menjadi ion-ion, elektron, dan radikal energetik. Proses terbentuknya radikal oleh pelipatgandaan elektron disebut tahap inisiasi dalam mekanisme reaksi radikal bebas. Berikutnya pada tahap propagansi di dalam mekanisme reaksi radikal bebas, radikal-radikal energetik yang tidak stabil akan bereaksi dengan molekul-molekul gas buang yang terdapat di dalam prototipe reaktor plasma sehingga terjadi disosiasi-disosiasi baru dari molekul-molekul gas tersebut. Menurut Chang (1991), disosiasi pada CO2 akan menghasilkan CO, C*, dan O*, disosiasi pada CO akan menghasilkan C* dan O*, sedang disosiasi pada uap air (H2O) akan menghasilkan H* dan OH*. Mekanisme reaksi radikal bebas berakhir ketika radikal-radikal yang dihasilkan dari proses disosiasi tersebut bereaksi membentuk senyawa baru yang stabil sehingga konsentrasi CO2 dan CO dalam gas buang menjadi berkurang.

Kemampuan reduksi dengan pembangkitan lucutan korona pada reaktor plasma yang terpasang pada muffler sepeda motor 4 tag 110cc dapat dilihat pada lampiran. Grafik pereduksian dapat dilihat pada Gambar 3.5.

Pengukuran dilakukan pada rpm yang sama yaitu pada rpm 3200 pengujian dilakukan pada dinamometer. Dari hasil pengukuran didapatkan perbedaan efisiensi pereduksian yang berbeda dari tiap gas buang kendaraan sepeda motor.

Pereduksian terbaik terjadi pada CO pada gigi 4, CO2 pada gigi 1 lalu dikuti dengan HC pada kondisi stasioner, hal ini disebabkan karena sifat gas CO yang merupakan molekul yang tak stabil. Pada saat CO tertumbuk oleh elektron maka ia akan lebih mudah pecah terionisasi sehingga terbentuk radikal bebas yang dapat dengan mudah bereaksi dengan partikel lainnya yang terbentuk dalam plasma.

Pereduksian emisi pada rpm 5500 dapat dilihat pada Gambar 3.6 Pereduksian CO terbaik pada gigi 2, CO2 pada gigi 4 dan pereduksian CO terminim pada gigi 3 dan 4 sedangkan CO2 pada gigi 1 dan 2.

Pereduksian pada gigi 4 dengan variasi rpm menunjukkan peningkatan maksimun pada rpm 4000 dan minimum pada rpm 7000 seperti tampak pada gambar 3.7. Dari grafik dapat diketahui efisiensi reduksi maksimum adalah pada rpm 4000 di gigi 4. Pada kondisi ini CO mengalami pereduksian  terbaik yaitu sebesar 92,86%. Penelitian ini menunjukkan bahwa plasma non termik dapat mereduksi emisi gas sepeda motor 4 tak 120cc. Pada rpm dan gigi  tertentu akan menghasilkan efisiensi pereduksian yang berbeda pada tiap gas, akan tetapi komposisi  pereduksian CO jauh lebih efisien dibandingkan CO2 dan HC, hal ini dikarenakan CO lebih bersifat elektronegatif dari pada CO2. Beberapa kandungan aromatik terbentuk pada penelitian ini hal ini diketahui melalui aroma yang timbul pada saat lucutan korona terjadi, hal ini dapat disebabkan oleh karena konversi HC yang disebabkan tumbukan elektron atau reaksi kimia lainnya.

Untuk posisi gigi-4 tingkat reduksi terbesar  untuk gas CO2 didapat pada rpm 5000 yaitu sebesar 55,52%, CO pada rpm 400 sebesar 92,86%, HC pada rpm 4000 sebesar 62,81%.

3.3.         Reaktor Plasma Termodifikasi  untuk knalpot kendaraan bermotor roda empat 1000cc

Reaktor plasma termodifikasi terdiri dari dua buah reaktor plasma yang tersusun secara paralel. Reaktor tersebut ditempatkan menggantikan resonator chamber pada knalpot mobil, penempatan tersebut menjadikan reaktor berfungsi ganda yaitu sebagai pereduksi gas buang serta sebagai resonator chamber knalpot kendaraan bermotor roda empat 1000cc.

Reaktor berkonfigurasi kawat silinder (wire-to-sylinder configuration), konfigurasi ini bertujuan agar didapatkan medan listrik tak seragam. Medan listrik tak seragam akan menghasilkan lucutan pijar korona yang kuat. Reaktor plasma yang digunakan memiliki daerah pembangkitan sepanjang 37 cm. Reaktor plasma terdiri dari anoda yang terbuat dari pipa silinder dan katoda yang terbuat dari tig wel. Anoda berdiameter 5,20 cm dengan ketebalan sebesar 2 mm yang terbuat dari stainlessteel.

Pada pusat anoda terdapat kawat yang terbuat dari stainlessteel dengan ketebalan 1mm menembus isolator. Antara anoda dan katoda dipisahkan oleh insulator yang dapat tahan terhadap tegangan tinggi dan suhu panas dalam muffler, bahan insulator yang dipakai adalah teflon.

3.4. Pereduksian Polutan COx, NOx dan HC

Dalam penelitian ini mula-mula dilakukan penentuan daerah lucutan plasma korona dengan mencari karakteristik reaktor plasma dengan cara memberikan tegangan secara perlahan pada reaktor plasma dan mencatat kenaikan arus yang terbaca pada multitester pada kondisi dengan dan tanpa aliran gas buang.

Sebelum pereduksian, gas buang kendaraan dimasukkan ke dalam reaktor plasma untuk diukur konsentrasi polutan CO2, CO dan HC dengan menggunakan gas analiser. Konsentrasi CO2, CO dan HC yang terukur sebelum pereduksian ini merupakan acuan dalam membandingkan tingkat reduksi CO2, CO dan HC reaktor plasma.

Dalam kondisi plasma lucutan pijar korona, ionisasi berantai yang terjadi menyebabkan terdisosiasinya gas CO2, CO dan HC serta gas-gas lainnya yang terkandung dalam gas buang seperti  uap air (H2O) dan HC menjadi ion-ion, elektron, dan radikal energetik. Proses terbentuknya radikal oleh pelipatgandaan elektron disebut tahap inisiasi dalam mekanisme reaksi radikal bebas. Berikutnya pada tahap propagansi di dalam mekanisme reaksi radikal bebas, radikal-radikal energetik yang tidak stabil akan bereaksi dengan molekul-molekul gas buang yang terdapat di dalam prototipe reaktor plasma sehingga terjadi disosiasi-disosiasi baru dari molekul-molekul gas tersebut. Menurut Chang (1991), disosiasi pada CO2 akan menghasilkan CO, C*, dan O*, disosiasi pada CO akan menghasilkan C* dan O*, sedang disosiasi pada uap air (H2O) akan menghasilkan H* dan OH*. Mekanisme reaksi radikal bebas berakhir ketika radikal-radikal yang dihasilkan dari proses disosiasi tersebut bereaksi membentuk senyawa baru yang stabil sehingga konsentrasi CO2 dan CO dalam gas buang menjadi berkurang.

Tingkat reduksi optimum untuk gas COx didapat pada rpm 2200 yaitu sebesar 86,52%, CO pada rpm 2200 sebesar 88,93%, HC pada rpm 2200 sebesar 97,37% dan NOx pada rpm 4600 sebesar 76,19%.

  1. IV. Aspek Legalitas

Sejak tahun 2003 penelitian ini mendapat pendanaan dari Hibah Bersaing XI, DIKTI. Penelitian pereduksian gas emisi yang dilakukan oleh tim peneliti ini telah mampu mereduksi NOx, SOx, COx, dan HC.¬† Penelitian yang didanai dengan dana HIBAH BERSAING XI, memberikan hasil yang sangat meyakinkan dan pada 2 Agustus 2004 diajukan untuk perlindungan hak Paten dengan judul ‚ÄĚSistem Pereduksian NOx, SOx, COx, dengan menggunakan plasma non termik‚ÄĚ dan pendaftaran No. P-002004361. Pada awalnya pendaftran atas nama Dr. Muhammad Nur, DEA, namun pada bulan 6 April 2005 dilakukan pengalihan hak oleh para inventor kepada UNIVERSITAS DIPONEGORO yang diwakili oleh Rektor Universitas Diponegoro.¬† Dalam perjanjian lisensi dengan PT Dhama Polimetal, setiap invensi yang merupakan Paten turunan akan dimiliki bersama oleh UNDIP dan PT. Dharma Polimetal.

Seiring dengan telah didaftarkannya perlindungan Paten untuk invensi ini, pada awal Agustus 2004, PT DHARMA POLIMETAL tertarik untuk melaksanakan invensi ini. Melalui perundingan yang cukup lama dalam penyamaan persepsi akhirnya pada 12 April 2005, disepakati suatu perjanjian kerjasama dan perjanjian LISENSI. Perjanjian LISENSI (perjanjian Lisensi dengan nomor perjanjian P/N0. 05/Leg/DP/UNDIIII/05) ini merupakan perjanjian LISENSI pertama yang ditandatangani oleh Universitas Diponegoro dengan sebuah perusahaan yang akan melaksanakan invensi hasil riset. Pada saat ini TIM peneliti dari Universitas Diponegoro dan TIM peneliti PT. DHARMA POLIMETAL sedang melakukan penyempurnaan invensi ini untuk dipasang pada sumber-sumber emisi gas seperti cerobong asap, knalpot kendaraan bermotor, sumber statik, ruang-ruang yang banyak asap, ruang-ruang petugas penjagaan pintu tol. 

  1. V. Aspek Komersial
V.1.  Peningkatan Skala Pilot

Salah satu tahapan yang rumit dalam perjalanan komersialisasi  suatu hasil invensi dan inovasi adalah peningkatan skala pilot dari prototipe ke skala industri. Dengan kerjasama yang baik dengan industri mitra (PT. Dharma Polimetal) peningkatan skala pilot  untuk muffler sepeda motor telah tercapai. Reaktor plasma telah beradaptasi dengan muffer sepeda motor. Uji coba on the road juga sudah dilakukan dan telah mencapai 270 km. Namun demikian terdapat masalah  teknis setelah on the road sejarak tersebut. Isolator tegangan tinggi tak mampu bertahan karena mendapat panas terus-menerus dari pembakaran di dalam mesin. Isolator tegangan tinggi dalam reaktor harus diganti dengan isolator keramik. Masalah ini akan segera dapat diselesaikan.

Pada peningkatan skala pilot untuk kendaraan roda empat atau lebih, prototype muffler berteknologi plasma telah diadaptasikan dengan muffler mobil roda empat berbahan bakar bensin. Setelah adaptasi ini kemampuan pereduksian terbaik untuk COx sebesar 86,52%, CO sebesar 80,93%, HC sebesar 97,30% dan NOx sebesar 76%.

V.2. Uji Coba Produksi

Untuk memproduksi muffler sepeda motor berteknologi plasma sudah tidak menjadi kendala lagi bagi PT Dharma Polimetal. Adaptasi ini begitu baiknya sehingga tak mengubah banyak unit produksi perusahan. Reaktor tinggal dicangkokkan kedalam muffler.
Uji coba produksi untuk muffler berteknologi plasma yang dimanfaatkan oleh mobil memang belum dilakukan namun pihak PT. Dharma Polimetal telah melakukan negosiasi dengan salah satu perusahaan pemegang lisensi manufaktur kendaraan roda empat di Indonesia, untuk pemanfaatan muffler berteknologi plasma.

Selain itu, PT. Dharma Polimetal juga merupakan sebuah perusahaan membuat mesin-mesin produksi. Untuk memproduksi muffler mobil tak akan mendapat banyak kendala. Hal ini dapat dilakukan dengan sedikit melakukan modifikasi pada mesin produksi muffler sepeda motor.

V.3. Analisis Potensi dan Prospek Pasar

V.3.1. Pasar Didukung oleh Peraturan Pemerintah

Muffler anti polusi merupakan sesuatu yang diharapkan muncul untuk  mengurangi polusi udara yang berasal dari gas emisi. Beban lingkungan karena polusi emisi gas buangan ini sudah sampai pada tingkat mengkhawatirkan. Pemerintah mulai menerapkan atau akan menerapkan berbagai standar terhadap gas buangan kendaraan bermotor, misalnya EURO-2. Muffler anti polusi ini akan segera terserap pasar jika dinilai laik dipakai, aman dan nyaman untuk kendaraan bermotor. Dari hasil pengujian-pengujian yang dilakukan diperoleh bahwa pereduksian gas emisi akan mampu melampaui persyaratan EURO-2.

Indonesia sebagai salah satu Negara asia, sangat terlambat menerapkan standart EURO-2 dibandingkan Negara asia yang lain seperti tampak pada pada table 6.1 dan 6.2 Pada tabel tersebut bahwa Indonesia akan menerapkan EURO-2 pada tahun 2007 sedangkan menurut Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 141/2003 tentang Ambang Batas Emisi Gas Buang kendaraan bermotor bahwa penerapan EURO-2 dimulai tahun 2005. Jika keputusan pemerintah telah diterapkan maka seluruh kendaraan yang melintas di jalan umum akan terkena standart emisi EURO-2 dan saat itulah semua kendaraan bermotor yang telah dipakai oleh masyarakat (after sales) akan menggunakan ‚ÄúMuffler Pintar‚ÄĚ yang mampu mereduksi gas buang. Muffler anti polusi berteknologi plasma akan menjadi salah satu pilihan.

Selain pasar after sales, PT Dharma Polimetal pada saat ini memproduksi sekitar 2.7 juta muffler per tahun untuk beberapa merek sepeda motor. Jika pemilik lisensi manufaktur sepeda motor di Indonesia mensepakati penggunaan muffler berteknologi plasma, maka teknologi ini akan segera diserap oleh pasar saat sepeda motor masih dalam proses manufaktur.

V.3.2. Potensi dan Prospek Pasar Sistem Pereduksian Untuk Sumber Statik

Emisi gas buang juga dihasilkan oleh pabrik-pabrik yang menggunakan bahan bakar batubara. Salah satu pabrik tersebut adalah pabrik Sinar Plataco. Pabrik ini memproduksi obat nyamuk Tiga Roda, obat antiseptik, Dettol, Pengharum Ruangan dan lain-lain. PT. Dharma Polimetal telah membuat instalasi sistem pereduksian gas emisi berteknologi plasma di salah satu pabrik Sinar Plataco. Instalasi ini merupakan preliminary business dengan Sinar Plataco. Sinar Plataco membutuhkan sistem pereduksian gas emisi ini untuk memenuhi persyaratan internasional tentang Clean Developement Mechanism (CDM) yang terkait dengan Protokol Kyoto.

Potensi pasar lain yang telah dijajaki adalah pemakaian sistem pereduksian gas buang pada loket gerbang tol. Penjaga gerbang tol dalam satu hari cukup lama berada dalam loket gerbang tol. Ratusan bahkan ribuan kendaraan bermotor roda empat ke atas melewati loket tersebut. Setiap saat daerah loket rawan dengan tingginya nilai gas emisi. Penjajakan pasar untuk loket gerbang tol sudah dilakukan dan akan dilanjutkan.

Untuk knalpot berteknologi plasma antara UNDIP dan PT Dharma Polimetal telah terjalin kesepakatan untuk bersama-sama mengusahakan pengembangan produk berdasarkan Road Map yang ditujukkan pada tabel 6.3.

VI. UCAPAN TERIMA KASIH

Ucapan terima kasih kami sampaikan untuk dukungan pendanaan penelitian¬† Hibah Bersaing XI (selama 3 tahun) yang Dibiayai Oleh¬† Proyek Peningkatan Penelitian Pendidikan Tinggi, DP3M, Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional.¬†¬† Ucapan terimakasih disampaikan pula kepada Deputi Bidang Program Riptek Kementerian Negara Riset dan Teknologi atas dukungan dan kepercayaan kepada kami untuk menyelesaikan kontrak kerjasama Program Katalis Teknologi untuk mendukung penelitian inovatif ‚ÄĚKnalpot Anti Polusi Berteknologi Plasma‚ÄĚ. Ucapan terimakasih disampaikan juga kepada Universitas Diponegoro atas dukungan sumber daya, fasilitas dan birokrasi yang disediakan dalam mengembangkan riset di bidang Teknologi Plasma. Ucapan yang sama disampaikan pula kepada para dosen dan¬† para mahasiswa yang terlibat dan/atau memberikan dukungan dalam riset penerapan teknologi plasma. Jurusan Fisika, Jurusan Kimia dan FMIPA UNDIP yang telah memberikan dukungan penuh untuk kegiatan riset ini. Ucapan terimakasih yang dalam disampaikan kepada mitra industri kami, PT. Dharma Polimetal¬† atas dukungan pada langkah inovasi, perancangan yang aplikatif dan ¬†penerapan teknologi plasma pada sektor bisnis.

REFERENSI

[1]. Nur M., A. Suseno, Sumariyah, Pereduksian Gas Emisi COX dengan Menggunakan Plasma Non-Termik, Laporan Hibah Bersaing tahun 2003, Universitas Diponegoro Semarang (2003a).

[2]. Nur M., A. Suseno, Sumariyah, Pereduksian Dengan Menggunakan Plasma Non-Termik, Temu Ilmiah HFI Jateng 2003, (2003b).

[3]. Nur M., A. Suseno, Sumariyah, Pereduksian Gas Emisi COX dengan Menggunakan Plasma Non-Termik, Laporan Hibah Bersaing tahun 2004, Universitas Diponegoro Semarang, (2004).

[4]. Chang, J.S., Corona Discharge Processes, IEEE Transaction on Plasma Science Vol. 19, pp 1152-1166,  (1991).

[5]. Chen, J., and Davidson, J.H., Electron Density and Energy Distributions in the Positive DC Corona : Interpretation for Corona-Enhanced Chemical Reactions, Plasma Chemistry and Plasma Processing, Vol. 22, pp 199-224, (2002).

[6]. Czech, T., Mizeraczyk, J., Jaworek, A., Krupa, A., Karpinski, L., and Jakubowski, J., Pulsed and DC Streamer Corona Induced Plasmas for NOx Removal From Exhaust Gases, 2nd National Symposioum PLASMA, Warsawa, pp 205-208, (1995).

[7]. Orlandini, O., and Riadel, U., Chemical Kinetics of NO Removal by Pulsed Corona Discharges, Journal Phys. D: Appl. Phys., Vol 33, pp 2467-2474, (2000).

[8]. Onitsuka, 1991/US Patent 5158582

[9]. Mizuno,A., Shimizu, K., Dascalescu, L. And Futura, S., NOx Removal Process Using Pulsed Discharge Plasma, IEEE Transactions on Industry Application Vol. 31, No.5, pp. 957-963, (1995).

[10]. Chang, J. S., Energetic Electron Induced Plasma Process for Reduction of Acid and Greenhouse in Combustion Flue Gas, diedit oleh Penetrante, B. M., dan Schultheis, S. E., NATO ASI Series, Springer Verlag, (1993).

[11].  Nur, M., Triadyaksa, P., Suseno, A., Investigation of  COx, Reduction System Prototype at 1000cc Vehicle  Removal Gases Using Knife-to-Plate Glow Discharge Plasma, Berkala Fisika, vol. 7, No.3. pp75-82, (2004).

[12]. Sugiharto S.L., A., Rasito, Nur, M., Suseno, A., Triadyaksa, P., Pemanfaatan Plasma Non Termik dalam Upaya Pengendalian Laju Polusi Udara Akibat emisi Gas Kendaraan Bermotor Bermesin 2Tak, Berkala Fisika, vol. 7, No.3. pp75-82, (2004).