| Dimetil Eter Memungkinkan Untuk Hampir Sepenuhnya Menghilangkan Jelaga Pada Mesin Diesel |
Tantangan terbesar pada mesin diesel konvensional adalah emisi NOₓ dan jelaga yang saling berkaitan erat. Ketika para insinyur mencoba mengurangi emisi nitrogen oksida, yaitu dengan mengalirkan kembali sebagian gas buang ke dalam silinder, mesin biasanya menghasilkan lebih banyak asap dan partikulat.
DME sebagian besar mematahkan ketergantungan ini berkat sifat kimianya: molekulnya tidak memiliki ikatan karbon-karbon yang biasanya membentuk jelaga, dan bahan bakar itu sendiri mengandung sekitar 35% oksigen. Akibatnya, sangat sedikit partikulat yang terbentuk selama pembakaran.
Hal ini dikonfirmasi oleh pengukuran langsung komposisi gas buang. Lebih dari 95% partikulat dalam gas buang mesin bertenaga DME terdiri dari residu organik, yaitu jejak minyak dan bahan bakar yang tidak terbakar, sedangkan proporsi karbon elemental, atau jelaga, tidak melebihi 5%. Situasinya berlawanan untuk mesin diesel konvensional: jelaga merupakan bagian signifikan dari emisi partikulat.
Untuk memahami bagaimana DME berperilaku dalam kondisi dunia nyata, para ilmuwan melakukan serangkaian pengujian pada 1.600 rpm dan beban 50%. Pertama, mereka memvariasikan waktu injeksi bahan bakar, dan kemudian, tingkat resirkulasi gas buang, yang mengurangi suhu di dalam silinder dan dengan demikian menekan pembentukan NOₓ. Mereka menemukan bahwa DME terbakar berbeda dari bahan bakar diesel.
Tidak seperti diesel, DME tidak memiliki puncak pelepasan panas yang tajam di awal pembakaran, karena prosesnya lebih halus dan merata. Pembakaran juga selesai lebih cepat, sekitar 4–5 derajat putaran poros engkol lebih awal daripada dengan diesel, dan tekanan silinder maksimum lebih rendah di sebagian besar mode operasi.
Sementara itu, efisiensi termal mesin praktis tidak berubah, berkisar di angka 33% pada mode operasi rata-rata. Namun, konsumsi bahan bakar berdasarkan berat kira-kira 40–50% lebih tinggi, karena DME mengandung energi yang lebih sedikit daripada diesel.
Hasil yang paling signifikan diperoleh dengan peningkatan proporsi resirkulasi gas buang. DME mempertahankan pembakaran yang stabil bahkan dengan resirkulasi gas buang 55%, nilai yang sangat tinggi di mana mesin diesel konvensional menjadi tidak stabil dan mulai mengeluarkan asap tebal. Emisi NOₓ turun hingga mendekati nol, dan partikulat tetap minimal.
Masalah baru muncul ketika emisi NOₓ turun di bawah sekitar 0,1 gram per kilowatt-jam. Hal ini akan menyebabkan emisi karbon monoksida (CO) dan hidrokarbon yang tidak terbakar meningkat, serta konsumsi bahan bakar meningkat, dengan mesin membakar campuran tersebut kurang efisien.
Meskipun demikian, para peneliti menemukan mode yang terbukti paling seimbang: dengan resirkulasi gas buang sekitar 30–40% dan pengaturan waktu injeksi tertentu, mesin menunjukkan emisi NOₓ yang rendah, hampir tidak ada jelaga, operasi yang stabil, dan efisiensi yang dapat diterima secara bersamaan.
Implikasi praktis dari makalah ini terkait dengan persyaratan lingkungan yang semakin ketat untuk peralatan berat. Standar modern, seperti Tier 4 Final di Amerika Serikat atau Stage V di Eropa, mensyaratkan penghilangan jelaga yang hampir sempurna dan pengurangan emisi NOₓ yang signifikan.
Karena itu, produsen harus melengkapi mesin diesel dengan sistem pengolahan gas buang yang kompleks dan mahal, yaitu, filter partikulat dan unit reduksi katalitik selektif. DME berpotensi untuk mempermudah hal ini.
Namun, teknologi ini memiliki keterbatasan. Pada suhu ruangan, DME berubah menjadi gas, oleh karena itu harus disimpan di bawah tekanan sekitar 5–6 atmosfer, mirip dengan propana. Selain itu, karena viskositasnya yang rendah dan sifat pelumasannya yang buruk, diperlukan modifikasi sistem injeksi bahan bakar.
Terakhir, untuk mencapai jarak tempuh yang sama dengan kendaraan bermesin diesel, diperlukan tangki bahan bakar yang lebih besar atau pengisian bahan bakar yang lebih sering. Meskipun demikian, potensi produksi DME dari gas alam, biomassa, dan bahkan batubara membuat para peneliti menganggapnya sebagai salah satu pilihan paling realistis untuk bahan bakar yang relatif bersih bagi truk, traktor, dan mesin berat lainnya. (tim Liputan)
Editor : Aan
.jpeg)
