Kimia Nitrogen untuk Pengisi Ban Kendaraan

     Ban kendaraan sudah umum untuk dipompa dengan jalan diisikan udara menggunakan pompa atau kompresor. Ban harus diisi dengan tekanan yang sesuai dengan masing-masing jenis ban dan jenis kendaraannya juga, bahkan dibedakan juga terkait dengan posisi pemasangan ban di kendaraan. Ban pada kendaraan merupakan komponen penting, dan pada setiap kendaraan (mobil, motor, sepeda dan sebagainya) maka tekanan gas (angin) dalam ban perlu diperhatikan agar kinerja (grip/daya cengkeram) ban terhadap jalan tetap optimal. Selain itu hal ini juga dapat berefek pada umur pakai ban yang dapat menjadi lebih panjang.

     Dalam pemakaian sekarang ini mayoritas ban diisi dengan menggunakan udara. Komposisi udara secara rata-rata diketahui adalah 78 % gas nitrogen (N₂), 21 % gas oksigen (O₂) dan sisanya adalah gas-gas lain. Jadi kalau ban kendaraan diisi dengan udara maka komposisi gas-gas tersebut yang berada di dalam ban. Namun saat ini ada tren untuk melakukan pengisian ban kendaraan dengan menggunakan gas nitrogen kemurnian tinggi. Bagi penggemar otomotif, trend ini rupanya jadi langkah yang banyak diikuti juga.

     Untuk melakukan pengisian ban dengan menggunakan nitrogen maka dapat dilakukan di bengkel-bengkel khusus. Nitrogen diisikan dari tabung nitrogen tekanan tinggi yang diproduksi oleh penghasil gas seperti PT Aneka Gas.  Proses produksi nitrogen itu sendiri dilakukan melalui proses pemisahan gas-gas dari udara bebas, sehingga kemudian diperoleh masing-masing gas termasuk gas nitrogen ini.  Ada juga sebenarny a peralatan generator pemasok nitrogen tetapi harganya sangat mahal dan belum banyak dijumpai untuk keperluan bengkel kendaraan.

Mengisi ban dengan nitrogen

Proses pengisian nitrogen ke dalam ban ini sama saja dengan proses pengisian udara dengan pompa. Untuk ban yang belum pernah digunakan maka tinggal diisikan saja, tetapi kalau ban yang sudah pernah digunakan maka gas yang sudah ada harus dikeluarkan terlebih dahulu sampai habis baru kemudian diisi dengan nitrogen.  Untuk yakin agar ban hanya terisi gas nitrogen semua, maka proses dapat dilakukan dengan pengisian ban dengan nitrogen secara berulang. Pertama ban dikempeskan dengan jalan melepas pentil dan kemudian diisi sekitar 85 % dari tekanan ideal (misal jika seharusnya diisi 40 psi, untuk penggunaan ini cukup diisi 32-34 psi). Setelah itu ban dikempeskan kembali  dan kemudian diisi kembali dengan gas nitrogen sesuai tekanan yang dikehendaki.

Secara teknis, untuk membedakan ban yang berisi udara biasa dan yang berisi gas nitrogen, umumnya dilakukan dengan menggunakan tutup pentil yang berwarna hijau dan bertuliskan N₂ untuk ban yang diisi dengan gas nitrogen. Warna hijau memang kode untuk jenis gas nitrogen. Warna hijau ini juga digunakan pada pengkodean tabung gas nitrogen untuk membedakan dengan jenis gas lain.

Pemurnian nitrogen dari udara.

Pentil khusus ban berisi gas nitrogen

Aspek kimia penggunaan nitrogen 

Secara kimia, gas nitrogen sering dikatakan sebagai gas yang inert atau tidak mudah bereaksi. Gas ini banyak digunakan sebagai pemberi suasana atmosfer pada beberapa proses reaksi yang sensitif terhadap udara luar.  Pada ban kendaraan yang terbuat dari karet tervulkanisir, pada dasarnya tahan dan teruji stabil terhadap udara luar. Akan tetapi memang dengan pemakaian yang terus menerus akan berakibat tertentu, misal kenaikan temperatur akibat beban dan gesekan selama perjalanan. Keberadaan oksigen dalam udara yang diisikan dalam ban ikut berpengaruh mengingat oksigen bersifat oksidator. Pada beberapa kasus terjadi ledakan ban karena pengisian tekanan gas yang berlebihan, beban yang berat, temperatur ban yang bertambah panas atau karena kondisi ban yang kurang baik. Keberadaan oksigen pada kasus itu akan berperan menyebabkan terjadinya ledakan pada ban meskipun tidak sampai menyebakan proses kebakaran.

Mengingat bersifat inert, maka nitrogen juga relatif tidak mengganggu pada lapisan permukaan ban sebelah dalam sehingga tidak menyebabkan pengelupasan yang berakibat kawat ban mencuat. Pencegahan reaksi pada permukaan karet juga berakibat kelenturan bahan karet dalam ban selalu terjaga sehingga dapat ban berfungsi dengan baik. Demikian juga nitrogen tidak mengakibatkan korosi pada pentil yang umumnya terbuat dari logam baik besi atau kuningan.  Untuk ban tubeless maka pengisian nitrogen juga dapat mengurangi risiko korosi pada velg ban yang terbuat dari logam, meskipun itu dari stainless atau aluminium.

Keberadaan oksigen dan gas-gas lain sekitar 20 persen lebih itu akan menyebabkan perbedaan kuantitas gas yang harus diisikan supaya menghasilkan tekanan ideal yang sama pada ban. Jika kita bandingkan densitas dari dua gas komponen utama pada udara yakni nitrogen dan oksigen pada udara maka terlihat bedanya. Densitas nitrogen adalah 1,251 g/L dan lebih kecil dari densitas oksigen yang memiliki nilai 1,429 g/L. Untuk diketahui tekanan akan berbanding terbalik dengan densitas pada kondisi yang sama (ingat rumus hukum gas ideal pV = nRT atau p= (d)RT dimana (d) = n/V). Jadi kuantitas untuk mengisi ban pada tekanan ideal dengan menggunakan gas nitrogen murni akan lebih tinggi.

Perbandingan komponen gas dalam ban

Dari sisi ukuran, molekul gas nitrogen relatif lebih besar dari ukuran molekul gas oksigen (meskipun hanya 21 % pada udara). Dari sini ada peluang untuk mengurangi laju kebocoran pada ban. Hal ini dapat dilihat pada gambar. Jadi ban dapat dianggap sebagai suatu membran yang tebal, partikel gas masih dapat menembus dinding ban tersebut yang berakibat pengurangan tekanan. Molekul gas oksigen dapat menembus dinding ban 3-4 kali lebih cepat daripada molekul nitrogen.

Faktor lain pada pengisian menggunakan udara adalah faktor kelembaban. Konsekuensi pengisian ini adalah keberadaan uap air pada ban. Uap air ini dapat mengakibatkan korosi dan penambahan berat dari ban yang mungkin menyebabkan ban tidak setimbang saat pergerakan.

Manfaat dan kendala penggunaan nitrogen pada ban

Dengan menggunakan nitrogen, dikatakan banyak keuntungan yang bisa diperoleh jika dibandingkan dengan menggunakan udara biasa. Memang harga untuk pengisian setiap ban jadi relatif lebih mahal dibandingkan dengan yang memakai udara biasa. Dari penggunaan gas nitrogen pada ban kendaraan ini memunculkan beberapa persepsi kelebihan seperti penggunaan nitrogen dapat membuat ban lebih empuk atau malah ada yang menyatakan kendaraan jadi hemat bahan bakar.

Kombinasi penggunaan gas nitrogen untuk ban dengan perawatan ban yang baik serta menjaga tekanan yang sesuai maka akan menghasilkan beberapa keuntungan sebagai berikut :

1. Tekanan ban terjaga lebih lama dan dengan demikian akan menjadi lebih jarang mengisi ulang.
2. Daya cengkram dan kinerja ban menjadi optimal akibat grip yang baik.
3. Menghemat BBM, hal ini terjadi jika tekanan ban terjaga tepat karena dapat meringankan kerja mesin.
4. Memperpanjang umur pakai ban (tekanan tepat, habisnya ban akan merata)
5. Meningkatkan keselamatan (tekanan tepat, grip dan stabilitas terjaga)
6. Tidak terjadi oksidasi pada karet ban (memperpanjang umur elastisitas karet ban)
7. Tidak membantu menimbulkan karat (aman bagi komponen besi)
8. Tekanan ban yang stabil terhadap temperatur ban (mengurangi kecelakaan akibat pecah ban / overpressure)

Akan tetapi untuk pengisian gas nitrogen pada ban ini juga ada kekurangan. Biaya pengisian jelas lebih mahal daripada jika dipompa dengan menggunakan udara biasa. Untuk pengisian umumnya berkisar sekitar 10 ribu hingga 20 ribu rupiah untuk setiap ban. Belum lagi ada tambahan biaya apabila sebelumnya gas pengisi ban tersebut bukan nitrogen, karena harus dikuras terlebih dahulu untuk kemudian diisi gas nitrogen. Biaya kuras berkisar sekitar 5 ribu sampai 10 ribu rupiah. Ban yang sudah terisi nitrogen juga harus dirawat.  Setiap kali ban sudah terisi oleh nitrogen, maka selanjutnya jika tekanan berkurang, sebaiknya juga ditambahkan dengan nitrogen juga. Kalau bepergian ke daerah lain kadang kesulitan untuk menjumpai bengkel yang dapat mengisi nitrogen.