Mobil, bahan bakar dan sisa gas buangnya

Dr. Mitsuharu Koguma di Clean Power System Research Group , yang sedang mempelajari mesin mobil, bersedia menjawab pertanyaan ini.
Mekanisme mesin berbahan bakar bensin
Penjelasan berikut menunjukkan bagaimana bensin bekerja dalam mobil:

1. Bensin dicampur dengan udara dengan rasio perbandingan yang optimal (kondisi di mana terdapat kandungan oksigen yang minimum, yang diperlukan untuk membakar 1 gram bensin dengan sempurna).
2. Gas yang tercampur ini akan dibakar dalam mesin nantinya.
3. Gas yang tercampur ini selanjutnya dihembuskan ke dalam mesin. Gas dikompress dengan piston dengan gaya yang lembam, yang meningkatkan suhu dan tekanan dari gas yang dihembuskan.
4. Campuran gas ini lalu dipantik dengan kontak spark dengan penempatan waktu yang tepat (tepat sebelum suhu dan tekanan gas mencapai titik tertinggi) Campuran gas ini mulai terbakar di dekat kontak spark.
5. Nyala diperbanyak secara bertahap dalam campuran gas, lalu menyebar masuki interior mesin (wadah pembakaran dalam) Tekanan di dalam wadah pembakaran dinaikkan oleh adanya pembakaran gas, yang mendorong piston.
6. Gaya yang dihasilkan dilewatkan ke bagian luar mobil, yang menggerakkan roda.
7. Ada mekanisme mesin bensin. Mekanisme inilah yang menjadikan mesin berbahan bakar bensin juga disebut “mesin pantikan spark”.

Mengenai komponen dalam pembuangan (emisi) mobil

Berdasarkan pembuangan mobil, nomor 1 hingga nomor 3 berikut, adalah komponen yang berbahaya yang dilepaskan dari mesin bensin:

1. HC (hidrogen karbon yang tidak terbakar)
2. CO (karbon monoksida)
3. NOx (nitrogen oksida)
4. SOx (sulfur oksida) akan dihasilkan ketika sulfur dalam bensin terikat dengan oksigen dari udara lewat proses pembakaran, jika bahan bakarnya mengandung sulfur. Namun, karena kandungan sulfur dalam bensin sekarang ini sudah dihilangkan dengan hampir sempurna, maka SOx tidak lagi diukur sebagai komponen pembuangan mobil sekarang.
5. Seperti jelaga, tidak hanya jelaga tapi juga partikel mikro, yang lebih kecil daripada jelaga, yang diatur untuk mesin diesel; namun, tidak diatur untuk mesin berbahan bakar bensin. Walaupun menurut saya, jelaga mungkin dilepaskan juga dari mesin berbahan bakar mesin, sehingga menjadi komponen yang tidak diatur. Sebagai tambahan
6. CO₂ (karbon dioksida)
7. H₂O Juga termasuk komponen yang dilepaskan dari mesin berbahan bakar bensin.

Alasan mengapa dihasilkan komponen dalam pembuangan mobil
Karena jalur reaksi komponen-komponen ini sangat rumit, kita tidak bisa untuk menjelaskan alurnya dalam tanya-jawab ini. Sebagai gantinya, kami akan merangkum dengan singkat bagaimana komponen ini dihasilkan dan dilepaskan:

1. HC (hidrogen karbon yang tidak terbakar) HC ini adalah bagian dari bensin yang dilepaskan baik dalam bentuk tidak berbakar atau terpecah dengan tidak sempurna. Ada beberapa faktor yang menyebabkan adanya HC; sebagi contoh: pembkaran yang tidak sempurna oleh oksigen yang tidak mencukupi, nyala yang tertekan di dekat dinding mesin interior, turunnya suhu yang disebabkan oleh rendahnya kandungan bensin, dan lain-lain. Dengan kata lain, kita dapat mengatakan bahwa hc adalah komponen bensin yang tersisa dan tidak terbakar atau bentuknya berubah tanpa terbkar dengan sempurna. 
2. CO (karbon monoksida). Membakar sesuatu” adalah reaksi oksidasi. Ketika terdapat kekurangan oksigen sebagai zat oksidator, senyawa yang terbakar tidak teroksidasi dengan sempurna, yakni tidak menjadi CO₂, tapi hanya menjadi CO. 
3. NOx (nitrogen oksida). Dua komponen di atas (HC dan CO) adalah produk yang dihasilkan karena mereka tidak terbakar dengan sempurna, sehingga mereka tidak menjadi CO₂ selama proses pembakaran bensin (reaksi oksidasi). Di sisi lain, mekanisme pembentukan Nox adalah sangat jauh berbeda dari dua komponen ini. N dan O dalam NOx berasal dari udara. N₂ dan O₂ masing-masing bersifat inert di udara , namun, mereka bereaksi antara satu dengan lainnya dan menghasilkan NOx pada kondisi suhu tinggi ketika pembakaran bensin. Karena itu, semakin tinggi suhunya, semakin banyak NOx dihasilkan. 
4. CO₂ (karbon dioksida). CO₂ adalah produk akhir proses oksidasi bensin. Senyawa ini dihasilkan dari penggabungan C dalam bensin dengan O₂ dalam udara. CO₂ itu sendiri bukan komponen yang berbahaya. Namun, jika konsentrasi CO₂ tinggi di bumi, maka akan mencegah panas permukaan keluar ke angkasa luar, yang akhirnya akan meningkatkan suhu bumi. Gas-gas, seperti CO₂, yang memiliki efek meningkatkan suhu di bumi, disebut “gas rumah kaca”. 
5. H₂O (air). Air, seperti halnya CO₂, adalah produk akhir dalam proses oksidasi bensin. Anda dapat melihat bahwa air menetes dari saringan ketika mobil yang berada di hadapan mobil Anda bergerak di perempatan. Air dihasilkan ketika uap dalam pembuangan mobil didinginkan di saringan.

Tren terbaru (Komentar ini ditambahkan pada Agustus 2003)
Sebagai tambahan pada peraturan komponen gas pembuangan mobil seperti HC, CO, NOx, dan PM (untuk mesin diesel), komponen minor, yang tidak diatur tapi bisa berbahaya untuk tubuh manusia, juga baru-baru ini sedang dilakukan pengujian. Sebagai contoh, toluena, benzena, formaldehida, asetaldehida, 1,3-butadiena, SO₂, asam format, N₂O dan seterusnya. Perkembangan ini akan menjadi tren berdasarkan PRTR (di Jepang), yang kemungkinan akan mengatur komponen minor dalam gas pembuangan mobil di waktu yang akan datang.

Panas? Jangan ditiup!!

Biasanya ketika kita makan makanan atau minuman yang panas maka kita meniupnya agar makanan atau minuman yang masuk ke mulut kita menjadi dingin. Hal ini dapat berisiko terhadap kesehatan kita dikarenakan makanan atau minuman yang masih panas tersebut akan mengeluarkan uap air yang mana kita tahu uap air adalah H₂O_(aq). 

Jika kita meniupnya, maka kita akan mengeluarkan gas CO₂ dari dalam mulut. menurut reaksi kimia, apabila uap air bereaksi dengan karbondioksida akan membentuk senyawa asam karbonat (carbonic acid) yang bersifat asam.

H₂O + CO₂ => H₂CO₃

Perlu kita tahu bahwa didalam darah itu terdapat H₂CO₃ yang berguna untuk mengatur pH (tingkat keasaman) di dalam darah. Darah adalah Buffer (larutan yang dapat mempertahankan pH) dengan asam lemahnya berupa H₂CO₃ dan dengan basa konjugasinya berupa HCO₃^- sehingga darah memiliki pH sebesar 7,35 – 7,45 dengan reaksi sebagai berikut:

CO₂ + H₂0 <= H₂CO₃ => HCO₃^- + H⁺

Tubuh menggunakan penyangga pH (buffer) dalam darah sebagai pelindung terhadap perubahan yang terjadi secara tiba-tiba dalam pH darah. Adanya kelainan pada mekanisme pengendalian pH tersebut, bisa menyebabkan salah satu dari 2 kelainan utama dalam keseimbangan asam basa, yaitu asidosis atau alkalosis.

Asidosis adalah suatu keadaan dimana darah terlalu banyak mengandung asam (atau terlalu sedikit mengandung basa) dan sering menyebabkan menurunnya pH darah.

Sedangkan Alkalosis adalah suatu keadaan dimana darah terlalu banyak mengandung basa (atau terlalu sedikit mengandung asam) dan kadang menyebabkan meningkatnya pH darah.

Kembali lagi ke permasalahan awal, dimana makanan kita tiup, lalu karbondioksida dari mulut kita akan berikatan dengan uap air dari makanan dan menghasilkan asam karbonat yang akan mempengaruhi tingkat keasaman dalam darah kita sehingga akan menyebabkan suatu keadaan dimana darah kita akan menjadi lebih asam dari seharusnya sehingga pH dalam darah menurun, keadaan ini lebih dikenal dengan istilah asidosis.

Seiring dengan menurunnya pH darah, pernafasan menjadi lebih dalam dan lebih cepat sebagai usaha tubuh untuk menurunkan kelebihan asam dalam darah dengan cara menurunkan jumlah karbon dioksida.

Pada akhirnya, ginjal juga berusaha mengkompensasi keadaan tersebut dengan cara mengeluarkan lebih banyak asam dalam air kemih.

Tetapi kedua mekanisme tersebut tidak akan berguna jika tubuh terus menerus menghasilkan terlalu banyak asam, sehingga terjadi asidosis berat. Sejalan dengan memburuknya asidosis, penderita mulai merasakan kelelahan yang luar biasa, rasa mengantuk, semakin mual dan mengalami kebingungan. Bila asidosis semakin memburuk, tekanan darah dapat turun, menyebabkan syok, koma dan bahkan kematian.