PERUBAHAN ekosistem lebih baik mula dapat dilihat apabila rakyat Malaysia mula duduk diam di rumah gara-gara krisis penularan wabak Covid-19.
Ramadan tahun ini menyaksikan indeks pencemaran udara di kawasan bandar menurun menjadi lebih baik disebabkan pengurangan pelepasan emisi daripada kenderaan atas jalan. Ini kerana banyak industri terpaksa ditutup buat sementara dalam usaha membendung penularan wabak Covicd-19. Perintah Kawalan Pergerakan (PKP) dilaksanakan Kerajaan diakui banyak memberikan kesan positif kepada kualiti udara di Malaysia.
Dengan mengambil contoh negara besar seperti Eropah dan Amerika Syarikat, kenderaan jenis pembakaran dalaman adalah antara penyumbang kepada kualiti udara buruk. Ini berpunca daripada pelepasan emisi jutaan kenderaan yang membebaskan pelbagai gas berbahaya hingga menyebabkan pencemaran udara.
Malah situasi ini berlaku seluruh dunia dan menjadi semakin teruk jika sesebuah negara itu tiada sekatan undang-undang mengenai sistem pembakaran enjin kenderaan.
BACA >>> #TahukahAnda: Apakah Itu Sensor Oksigen?
BACA >>> #TahukahAnda: Kenapa Syarat Emisi Euro5 Buatkan Ekzos Motosikal Jadi Besar?
STANDARD EMISI KESATUAN EROPAH (EU)
Kesatuan Eropah (EU) memiliki garis panduan khas tentang standard emisi yang mesti dipatuhi negara-negara anggota itu. Jadi, jika mahu dipasarkan di negara EU, sesebuah produk kenderaan itu perlu mematuhi standard emisi Euro6c untuk pengeluaran tahun ini.
Malaysia pula menggunakan standard emisi Euro5 tetapi masih bergantung kepada kualiti bahan api dalam negara. Bagi mencapai standard emisi tersebut (Euro5), spesifikasi kenderaan juga perlu serasi dengan kualiti bahan api di pasaran.
Ini secara langsung membuatkan kenderaan yang tidak melepasi standard emisi itu tidak dapat dijual, malah tidak dapat berfungsi dengan cekap kerana tidak serasi dengan kualiti bahan api di pasaran sesebuah negara. Mujurlah situasi di Malaysia belum lagi sampai ke tahap tersebut.
Jenis pelepasan emisi yang dikawal adalah seperti nitrogen oksida (NOx), hidrokarbon total (THC), hidrokarbon bukan metana (NMHC), karbon monoksida (CO) dan bahan partikel (PM). Spesifikasi standard emisi adalah berbeza mengikut kemampuan dan jenis enjin pembakaran dalaman bagi mengelak peraturan ekstrem selain mengehadkan kualiti kenderaan.
Sebagai contoh, syarat emisi CO untuk enjin diesel adalah lebih ketat berbanding NO. Sebaliknya syarat emisi enjin petrol untuk NO adalah 0.06g/km. Ini secara langsung mempengaruhi rekabentuk kenderaan dalam mengawal pelepasan emisi. Di sini jugalah wujud penggunaan penukar bermangkin (catalytic converter) sebagai komponen yang mengawal pelepasan gas berbahaya.
APAKAH ‘CATALYTIC CONVERTER’?
Berdasarkan huraian panjang lebar di atas, fungsi penukar bermangkin (catalytic converter) adalah membantu mengawal pelepasan gas berbahaya kepada alam sekitar dan manusia. Komponen ini tidaklah 100 peratus mampu menukar keseluruhan gas berbahaya itu, tetapi terbukti mampu menurunkan 70 peratus pelepasan gas, sekali gus memulihkan indeks kesihatan udara.
Asas rekacipta komponen tersebut adalah bertujuan menukarkan gas berbahaya kepada gas tidak berbahaya. Ini dilakukan dengan proses pengoksidaan atau penguraian zarah.
Bagusnya, penukar bermangkin boleh digunakan pada kedua-dua sistem pembakaran enjin, sama ada diesel atau petrol. Ini bukan masalah besar kerana kedudukan komponen itu biasanya dipasang pada tengah kenderaan atau batang ekzos.
OPERASI PENGGUNAAN ‘CATALYTIC CONVERTER’
Kita akan masuk pula bab kimia dalam kejuruteraan kenderaan. Pemanasan pada molekul zarah di bahagian permukaan dalaman penukar bermangkin menyebabkan proses pengoksidaan dan penguraian zarah berlaku.
Lapisan alumina (aluminium oksida) atas permukaan bermangkin (catalytic) berbentuk sarang lebah (honeycomb) memudahkan kedua-dua proses itu (pengoksidaan dan penguraian) berlaku.
Binaan bermangkin bagi proses pengoksidaan menggunakan bahan platinum+paladium, manakala proses penguraian menggunakan bahan platinum+rodium. Keluasan maksimum dan hubung kait semua bahan tersebut menyebabkan lebih banyak gas bereaksi dan berubah sifat. Kadar kecekapan proses ini boleh mencapai 90 peratus, sekali gus mengurangkan pelepasan gas berbahaya.
PROSES PERTAMA: PENGURAIAN
Gas dari pembakaran enjin akan melalui kawasan binaan bermangkin (platinum+rodium). Di sini proses penguraian zarah nitrogen monoksida (NO) atau nitrogen oksida (NOx) berlaku. Zarah atom nitrogen (N) akan melekat pada lapisan bermangkin sebelum bergabung dengan zarah atom (N) lain menjadi molekul zarah nitrogen (N2) dan bergerak ke kawasan seterusnya.
Zarah atom oksigen pula bergabung menjadi molekul zarah oksigen (O2). Molekul gas karbon monoksida (CO) dan hidrokarbon (HC) tidak mengalami proses penguraian di kawasan ini. Molekul zarah O2 dalam gas nitrogen oksida (NO2) juga tidak mengalami sebarang penguraian zarah atom.
2NO = N2 + O2 atau 2NO2 = N2 + 2O2
PROSES KEDUA: PENGOKSIDAAN ZARAH
Binaan bermangkin di kawasan pengoksidaan adalah daripada bahan platinum dan paladium. Di sini, ada dua proses pengoksidaan zarah akan berlaku: satu untuk gas karbon monoksida (CO), dan satu lagi untuk gas hidrokarbon (HC).
Kita lihat dulu proses yang berlaku pada gas CO, ikatan zarah molekul CO adalah kuat dan hanya mampu melekat pada permukaan bermangkin. Kemudian ikatan zarah O2 yang lemah akan terurai menjadi dua zarah atom oksigen (O). Zarah atom O itu akan ditarik zarah molekul CO menjadikan zarah molekul CO2 terhasil, atau dikenali sebagai karbon dioksida (CO2).
O2 = O + O = 2O
2CO + 2O = 2CO2
Kemudian proses pengoksidaan bagi gas hidrokarbon (HC) adalah bermula proses penguraian zarah atom H dan C. Kedua-dua zarah atom bergabung dengan molekul gas oksigen (O2) menjadi molekul zarah air (H2O) dan gas karbon dioksida (CO2).
Inilah sebab kita dapat menlihat ada air keluar dari ekzos kenderaan. Ini bermakna ada zarah atom hidrogen (H) bergabung dengan molekul oksigen (O2). Ini contoh proses pengoksidaan yang berlaku:
CH4 + 2O2 =2H2O + CO2
PENUTUP
Binaan rekabentuk komponen adalah hasil ciptaan jurutera mekanikal Perancis, Eugene Houdry. Beliau mendapat hak paten daripada Kerajaan Amerika Syarikat (AS) pada pertengahan era 1950-an bagi rekaan penukar bermangkin untuk enjin petrol.
Fakta menarik lain tentang penukar bermangkin adalah tidak boleh menggunakan petrol plumbum (leaded petrol). Kehadiran bahan plumbum menyebabkan tindak balas kimia dalam penukar bermangkin tidak terhasil. Jadi minyak plumbum mula dihentikan penggunaan di kebanyakan negara.
Di pasaran Malaysia, minyak plumbum sudah dihentikan penggunaan sejak era-1980-an lagi. Ini bagi menjamin penggunaan komponen tersebut pada kecekapan tinggi bagi mengehadkan pelepasan gas berbahaya kepada alam sekitar dan manusia.
