Apakah Aditif Bahan Bakar Dapat Mengurangi Emisi Berbahaya dari Sistem Bahan Bakar?

Cara Aditif Bahan Bakar Mengurangi Emisi

Lintasan kimia: Aditif teroksigenasi, peningkat angka setana, dan aditif katalitik yang mengubah kimia pembakaran

Aditif untuk bahan bakar bekerja dengan mengubah cara pembakaran bahan bakar pada tingkat molekuler. Ambil contoh produk berbasis etanol, yang menambahkan oksigen ekstra ke campuran bahan bakar sehingga membantu menghilangkan molekul karbon monoksida dan hidrokarbon yang tersisa, mengubahnya menjadi CO2 dan uap air. Untuk mesin diesel, terdapat zat yang disebut peningkat cetana seperti EHN yang membuat bahan bakar lebih mudah terbakar. Zat ini mempersingkat periode tunggu sebelum pembakaran dimulai, sehingga mesin berjalan lebih halus secara keseluruhan. Selanjutnya ada aditif katalitik yang mengandung logam, salah satu contoh umumnya adalah cerium oksida. Zat-zat ini pada dasarnya mempermudah proses pembakaran bahan bakar karena menurunkan apa yang disebut para ahli kimia sebagai energi aktivasi. Hasilnya? Pembakaran yang lebih bersih terjadi bahkan ketika suhu di dalam mesin tidak terlalu tinggi. Semua trik kimia berbeda ini terjadi langsung di ruang bakar, mengurangi sisa pembakaran yang tidak sempurna yang menyebabkan masalah polusi. Kebanyakan produsen melaporkan penurunan signifikan emisi berbahaya ketika menggunakan campuran aditif yang dirumuskan dengan tepat.

Efek termodinamika: Penyebaran api lebih cepat, penundaan pembakaran lebih pendek, dan pembakaran yang lebih seragam

Aditif kimia tertentu dapat meningkatkan seberapa baik mesin membakar bahan bakar dengan memperbaiki proses penting yang berkaitan dengan panas di dalam mesin. Ketika penambah cetane ditambahkan ke bahan bakar diesel, mereka mengurangi waktu yang dibutuhkan bahan bakar untuk terbakar setelah disemprotkan ke ruang mesin kadang-kadang sekitar 30% atau lebih. Ini berarti bahan bakar terbakar lebih cepat setelah disuntik, yang membantu menciptakan penyebaran api yang lebih merata di seluruh ruang pembakaran. Tanpa aditif ini, ada titik di silinder di mana terlalu banyak bahan bakar yang tidak terbakar menumpuk, menyebabkan partikel yang mengganggu yang kita sebut polusi PM. Kontrol pembakaran yang lebih baik juga mencegah hal-hal menjadi terlalu panas di sana, yang merupakan kabar baik karena suhu tinggi adalah apa yang membuat gas NOx berbahaya terbentuk di tempat pertama. Secara keseluruhan, ini menghasilkan kinerja mesin yang lebih baik secara keseluruhan, menghemat biaya bahan bakar, dan mengurangi polusi udara standar dan emisi CO2 pada saat yang sama.

Penargetan polutan: Bagaimana aditif menekan CO, NOx, THC, dan partikel pada sumbernya

Bahan tambahan bahan bakar saat ini bekerja dengan mengurangi emisi berbahaya tertentu melalui komposisi kimia mereka. Ketika senyawa beroksigen dicampur, mereka membantu menurunkan karbon monoksida dan total hidrokarbon karena mereka memastikan bahan bakar terbakar lebih lengkap, terutama ketika tidak banyak oksigen yang tersedia. Beberapa aditif mengandung logam seperti cerium atau besi yang sebenarnya mempercepat pembakaran partikel jelaga di dalam mesin. Penelitian telah menemukan bahwa hal ini dapat mengurangi emisi partikel dari mesin antara 18 sampai 31 persen. Beberapa campuran khusus juga mengatur suhu pembakaran, yang membantu menjaga kadar nitrogen oksida rendah tanpa merusak bagaimana mesin berjalan dengan baik. Apa yang membuat aditif ini sangat berharga adalah mereka mengatasi beberapa sumber polusi sekaligus. Mereka bertindak sebagai lapisan perlindungan tambahan sebelum gas buang bahkan meninggalkan mesin, semua sementara membuat pembakaran lebih efisien dan membantu kendaraan pergi lebih jauh dengan setiap tangki bensin.

Aditif oksigen dan pembakaran yang lebih bersih dalam mesin bensin dan diesel

Aditif beroksigen meningkatkan efisiensi pembakaran dengan meningkatkan ketersediaan oksigen dalam campuran bahan bakar, mendukung oksidasi yang lebih lengkap dan mengurangi emisi karbon monoksida dan hidrokarbon yang tidak terbakar.

Campuran etanol dan 1-butanol: Mengurangi emisi karbon monoksida dan hidrokarbon hingga 22%

Etanol dan 1-butanol adalah oksigenat yang mapan yang, ketika dicampur dengan bensin atau diesel, dapat mengurangi emisi CO dan hidrokarbon hingga 22% (SAE 2020). Kandungan oksigen yang tinggi mendukung pembakaran yang lebih menyeluruh, terutama dalam kondisi pembakaran tanpa oksigen di mana oksigen terbatas, sehingga menghasilkan lebih sedikit produk sampingan yang terbakar sebagian.

Kompromi dalam pengurangan NOx dan PM dalam operasi diesel beban tinggi

Oksigenat cukup efektif dalam mengurangi emisi karbon monoksida dan hidrokarbon, tetapi ketika menyangkut oksida nitrogen dan partikulat selama beban diesel berat, hasilnya tidak begitu jelas. Lebih banyak oksigen berarti pembakaran yang lebih panas di dalam mesin, yang justru cenderung meningkatkan produksi NOx. Para peneliti juga telah mengamati sesuatu yang menarik—terdapat peningkatan kecil pada partikel ultrahalus menurut penelitian yang dipublikasikan dalam Combustion and Flame pada tahun 2017. Namun, jumlah total asap jelaga biasanya menurun. Semua ini menunjukkan bahwa polutan yang berbeda berperilaku berbeda tergantung pada seberapa keras mesin bekerja pada setiap momen tertentu.

Aditif Katalis Berbasis Nanopartikel dan Logam untuk Pengendalian Emisi Lanjutan

Nanopartikel Al2O3 dan CeO2: pengurangan 18–31% pada PM hasil keluaran mesin dan peningkatan oksidasi jelaga

Beberapa nanopartikel tertentu seperti aluminium oksida (Al2O3) dan serium oksida (CeO2) berfungsi sebagai katalis di dalam silinder mesin, meningkatkan perpindahan panas dan membantu pembakaran bahan bakar secara lebih sempurna. Ketika sekitar 50 hingga 100 bagian per juta CeO2 dicampurkan ke dalam bahan bakar diesel, penelitian menunjukkan bahwa emisi partikulat dari mesin berkurang antara 18% hingga 31%. Kadar karbon monoksida juga turun, begitu pula sisa-sisa hidrokarbon yang mengganggu. Yang terjadi di sini sebenarnya cukup menarik. Serium bekerja melalui reaksi permukaan dan melepaskan oksigen selama pembakaran, menciptakan molekul oksigen aktif yang menyerang partikel jelaga. Pendekatan dua arah ini mengurangi pembentukan jelaga sejak awal dan juga membersihkan endapan karbon yang telah menumpuk di ruang bakar. Mekanik yang menangani mesin modern telah mengamati ruang bakar yang lebih bersih dari waktu ke waktu ketika aditif ini digunakan secara rutin.

Senyawa besi dan serium sebagai katalis dalam bahan bakar: Meningkatkan efisiensi dan mengurangi trade-off antara NOx dan PM

Penambahan senyawa besi dan cerium membuat kemajuan terhadap masalah yang telah lama terjadi untuk menyeimbangkan emisi NOx dan PM di mesin diesel. Aditif ini bekerja dengan mengurangi waktu penundaan pembakaran dan menciptakan pola pembakaran yang lebih merata di dalam silinder. Akibatnya, tingkat asap turun secara signifikan beberapa tes menunjukkan penurunan sekitar 40-45% tanpa menyebabkan lonjakan besar dalam produksi nitrogen oksida. Yang membuat katalis ini sangat berguna adalah kemampuannya untuk berfungsi secara efektif pada berbagai suhu operasi, sehingga mereka terus bekerja apakah mesin berjalan dengan beban ringan atau daya penuh. Ini bertentangan dengan metode pengolahan knalpot tradisional yang hanya menangani polutan setelah mereka telah terbentuk selama pembakaran. Sebaliknya, katalis yang menggunakan bahan bakar mengatasi masalah ini sejak awal proses, memberikan hasil yang lebih bersih dengan lebih sedikit komponen yang dibutuhkan untuk pengendalian emisi secara keseluruhan.

Peningkatan Cetane dan Dampaknya pada Emisi Diesel

2-Ethylhexyl nitrate (EHN): Efek dunia nyata pada CO, HC, NOx dan opacity asap dari pengujian NEDC

EHN, atau 2-ethylhexyl nitrate, berfungsi sebagai aditif populer untuk meningkatkan jumlah cetane bahan bakar diesel, yang pada dasarnya berarti membantu mesin diesel terbakar lebih cepat. Ketika diuji menurut standar NEDC lama, penambahan EHN ke bahan bakar ditemukan mengurangi emisi karbon monoksida dan hidrokarbon sekitar 15 persen karena bahan bakar terbakar lebih lengkap. Apa yang terjadi dengan nitrogen oksida tergantung pada seberapa keras mesin bekerja. Pada beban yang lebih rendah, kita melihat penurunan hingga 8% emisi NOx, tapi ketika mesin berjalan pada daya penuh, suhu menjadi sangat panas sehingga NOx sebenarnya naik sekitar 1,8%. Kabar baiknya adalah tingkat asap dan partikel biasanya turun antara 10 dan 20% karena pembakaran yang lebih baik membuat semuanya terbakar lebih bersih. Untuk mesin diesel yang lebih tua, EHN menyediakan pilihan pengurangan emisi yang terjangkau tanpa perlu perubahan perangkat keras yang mahal. Tentu saja, hasil yang sebenarnya sangat tergantung pada desain mesin tertentu, bagaimana mereka beroperasi sehari-hari, dan jenis bahan bakar dasar yang dicampur dengan aditif.

Aditif Bahan Bakar dan Sistem Pengolahan Setelah: Efisiensi, Biaya, dan Batasan Praktis

Membandingkan aditif bahan bakar dengan katalis: pengurangan emisi per dolar, daya tahan dan tantangan integrasi

Ketika datang untuk mengendalikan emisi, aditif bahan bakar dan sistem penanganan sesudah seperti katalisator mengambil jalur yang sama sekali berbeda. Bahan tambahan bahan bakar bekerja dengan mengubah bagaimana pembakaran terjadi di dalam mesin itu sendiri. Mereka tidak memerlukan modifikasi mekanis pada kendaraan, memiliki biaya awal yang relatif rendah, dan dapat dengan mudah ditambahkan ke pasokan bahan bakar biasa tanpa banyak kerumitan. Sisi negatifnya? Aditif ini harus digunakan terus menerus untuk mempertahankan efeknya, sehingga mereka mungkin benar-benar meningkatkan biaya operasi dari waktu ke waktu. Katalisator menawarkan sesuatu yang sama sekali berbeda. Mereka tahan lama dan mengurangi gas berbahaya seperti karbon monoksida, nitrogen oksida, dan hidrokarbon dengan sangat efektif. Tapi ada satu masalah juga, sistem ini datang dengan harga instalasi yang tinggi, membutuhkan ruang yang cukup di dalam kendaraan, dan memerlukan pemeriksaan pemeliharaan yang teratur. Melihat biaya per galon biasanya memberi tahu kita bahwa aditif lebih masuk akal untuk armada yang lebih kecil atau ketika berurusan dengan berbagai jenis mesin. Di sisi lain, sistem penanganan selanjutnya cenderung lebih baik dalam situasi di mana kendaraan berjalan terus-menerus untuk waktu yang lama. Sebagian besar bisnis berada di suatu tempat di antara keduanya, seringkali menggabungkan kedua metode untuk mendapatkan hasil terbaik yang mungkin mengingat keadaan khusus mereka.

Bagian FAQ

Apa itu aditif bahan bakar, dan bagaimana mereka mengurangi emisi?

Aditif bahan bakar adalah zat yang ditambahkan ke bensin atau bahan bakar diesel yang mengubah proses pembakaran dan meningkatkan kinerja mesin. Mereka mengurangi emisi dengan meningkatkan efisiensi pembakaran bahan bakar, membantu oksidasi lengkap, dan mengurangi polutan berbahaya di sumber seperti CO, NOx, THC, dan partikel.

Bisakah bahan tambahan bahan bakar menggantikan katalis?

Sementara aditif bahan bakar menyediakan cara yang nyaman untuk mengurangi emisi langsung di dalam mesin, mereka mungkin tidak sepenuhnya menggantikan katalisator, yang dirancang untuk lebih membersihkan gas buang sebelum mereka keluar dari kendaraan.

Bagaimana pengembang cetane bekerja di mesin diesel?

Penambah cetane seperti 2-ethylhexyl nitrate (EHN) meningkatkan kualitas pembakaran bahan bakar diesel, membantu pembakaran lebih cepat setelah disuntik ke ruang pembakaran, sehingga mengurangi waktu penundaan dan meningkatkan keseragaman pembakaran.

Apakah ada kompromi ketika menggunakan aditif beroksigen?

Aditif beroksigen secara signifikan mengurangi emisi CO dan hidrokarbon tetapi dapat menyebabkan peningkatan produksi NOx dalam operasi diesel beban tinggi karena suhu pembakaran yang lebih tinggi.