Aplikasi Nanorefrigerant Hidrokarbon TiO2-R600a pada Kulkas

Telah dijelaskan dalam artikel ilmiah sebelumnya, Refrigeran Hidrokarbon = Refrigeran Masa Depan , bahwa penggunaan refrigerant Chloro flouro carbon (CFC)  telah berkontribusi 25 persen terhadap pemanasan global. Jika penggunaan refrigerant tersebut tidak segera dihentikan maka akan menyebabkan suhu atmosfer bumi menjadi semakin tinggi.

Salah satu solusi untuk mengatasi refrigerant yang dapat menyebabkan pemanasan global dan penipisan lapisan ozon adalah refrigerant hidrokarbon. Refrigeran hidrokarbon adalah refrigeran yang saat ini banyak diteliti karena ramah lingkungan, tidak beracun, lebih murah, tidak menyebabkan penipisan ozon dengan nilai ODP (Ozone Depletion Potential) sebesar 0, dan tidak menyebabkan pemanasan global dengan nilai GWP (Global Warming Potential) kurang dari 3  (Ching Song Jwo, 2006). Keren banget bukan? Tapi mengapa masih belum dipakai secara luas? Karena refrigeran hidrokarbon mudah meledak dan terbakar. Bahan bakar minyak kita seperti bensin, solar, dan lain sebagainya juga termasuk dalam keluarga hidrocarbon. Refrigeran hidrokarbon yang saat ini menunjukkan performa terbaik adalah R436A (campuran propana dan isobutana dengan rasio massa 56/44). R436A sebanyak 55 g setara dengan R134a (Tetra Fluoro Ethane) sebanyak 105 g sehingga terjadi efisiensi penyimpanan muatan refrigerant sebesar 48% (Rasti, 2012).

Kami telah meneliti penggunaan nanorefrigerant hidrokarbon yang diaplikasikan pada kulkas. Dipilih kulkas karena kulkas merupakan mesin pendingin yang paling banyak dipakai di masyarakat, karena kami sangat berharap penelitian kami dapat bermanfaat bagi seluruh masyarakat. Disebut nanorefrigerant karena refrigerant bercampur dengan nanomaterial (yang dalam penelitian kami adalah nanopartikel TiO₂). Berikut alat dan bahan yang kami gunakan dalam peneltian kami  (semuanya kami beli secara offline, membeli di salah satu toko sparte part mesin pendingin di Surabaya)

Adapun alur pembuatan dari nanorefrigerant-nya adalah sebagai berikut:

Terdapat 2 cara untuk mencampurkan nanopartikel TiO₂ dengan refrigerant, cara yang pertama adalah dengan mencampurkan langsung TiO₂ dengan refrigerant yakni dengan alat khusus (ultrasonic oscillator). Alat khusus tersebut tidak terdapat di Indonesia, sehingga kami tidak dapat memakai cara ini. Sedangkan cara kedua adalah dengan mencapurkan nanopartikel TiO₂ dengan pelumas/oli kompresor. Refrigerant disaat kulkas beroperasi akan melewati kompresor, sehingga proses  yang terjadi didalam kompresor adalah nanopartikel TiO₂ bercampur dengan oli kompresor.

Nanopartikel dapat meningkatkan performa refrigerant karena nanopartikel yang terdispersi/tercampur di pelumas mengurangi koefisien gesek refrigerant terhadap permukaan pipa kapiler dan mengurangi laju pemakaian sehingga dapat meningkatkan efisiensi dan reliabilitas dari kompresor. Awalnya kami hendak menggunakan refrigerant hidrokarbon yang memiliki performa paling baik yakni R436A, tetapi kami mengalami kendala karena refrigerant tersebut tidak dijual di pasar Indonesia. Kami telah mencari R436A diseluruh toko sparepart mesin pendingin seluruh Surabaya, juga seluruh toko online refrigerant di Indonesia, tetapi hasilnya nihil. Bahkan kami telah menghubungi pihak PT. Pertamina untuk menanyakan ketersediaan R436A, namun pertamina juga belum pernah memakai refrigerant tersebut.

Alibaba.com  (salah satu toko online terbesar di China) menjual R436A, tetapi jumlah pemesanan minimumnya adalah 200 tabung. Padahal 1 tabung harganya adalah 5 dollar, jadi jika kami ingin mendapatkan refrigerant tersebut harus mengeluarkan 1.000 dolar, jika 1 dolar adalah 12.000 rupiah, maka total uang yang kami keluarkan dapat mencapai 12.000.000 rupiah. Padahal penelitian kami hanyalah mendapat pendanaan sebesar 10.000.000 rupiah. Sehingga keinginan untuk meneliti refrigerant yang memiliki performa terbaik tidak dapat terpenuhi.

Sebagai solusi atas permasalahan tersebut, kami mengganti R436A ke R600A (sama-sama refrigerant hidrokarbon). R600A tersedia di pasaran Indonesia, namun aplikasi refrigerant tersebut pada kulkas telah diteliti oleh peneliti China dalam jurnal Performance of domestic refrigerator using TiO2-R600a nano-refrigerant as working fluid. Sehingga penelitian yang kami lakukan lebih seperti memvalidasi penelitian yang dilakukan oleh peneliti tersebut.

Penelitian yang telah kami lakukan meneliti pengaruh penambahan nanopartikel TiO₂ terhadap performa refrigerant. Didapatkan bahwa semakin besar konsentrasi TiO₂ yang dicampurkan dengan oli kompresor maka performa kulkas menjadi semakin meningkat. Namun yang harus diperhatikan betul adalah pada konsentrasi melebihi 0.5 g/L TiO2 , campuran oli kompresor dan TiO2 sudah mulai tidak homogen, TiO₂ tidak larut dalam oli kompresor. Sehingga dikhawatirkan akan terjadi pengendapan di pipa kapiler apabila kulkas dengan sistem TiO2 diatas 0.5 g/L dioperasikan dalam jangka lama, namun hal tersebut diluar jangkauan penelitian kami. Berikut adalah konfigurasi peralatan dari penelitian kami.

Pemasangan pressure gauge dan thermometer digitalnya didasarkan atas standart pengukuran performa kulkas GB/T 8059.1-3-1995 China refrigeration and air-conditioning standart yang diterbitkan tahun 2002. Kami hendak memakai standar Nasional Indonesia (SNI) tapi kami masih belum menemukan standart pengujian kulkas.

Kami sangat berhati-hati dalam melakukan peneltian, mengingat nyawa adalah taruhannya dikarenakan sifat hidrokarbon yang sangat mudah meledak. Jadi dalam penelitian yang telah dilakukan, semua dilakukan dalam ruangan terisolasi yang bebas dari api sama sekali. Dikarenakan alhamdulillah tidak terjadi sesuatu yang tidak diinginkan hingga penelitian selesai, hipotesis baru kami adalah TiO2 dapat berfungsi sebagai flame retardant (pengurang daya ledak), namun hal tersebut masih harus diteliti lagi.

Adapun rencana besar kami terhadap penggunaan nanorefrigerant hidrokarbon adalah sebagai berikut

Maukah kamu mengambil bagian?

Referensi :

• Abdur Rozaq, Nur Abdillah Siddiq, Rendy Krisnanta Putra, Muhammad Dicky Yusuf Z., Siti Muyasaroh, Dr. Ir. Ali Musyafa M.Sc. 2014. Studi Eksperimental Nanorefrigeran TiO2-R600a Sebagai Refrigeran Masa Depan. Pekan Ilmiah Mahasiswa Nasional (PIMNAS) 2014 Semarang
• Shengsan Bi, Kai Guo, Zhigang Liu, Jiangtao Wu. 2011. Performance of a domestic refrigerator using TiO2-R600a nano-refrigerant as working fluid. Energy Conversion and Management 52 (2011) hal 733–737
• Ching Song Jwo. 2009. Efficiency analysis of home refrigerators by replacing hydrocarbon refrigerants, vol. 42, hal 697–701.
• Rasti, M., Aghamiri, S., dkk. 2013. Energy efficiency enhancement of a domestic refrigerator using R436A and R600a as alternative refrigerants to R134a, vol. 74, hal 86-94.