Engineering Physics For F or Environmental Innovation 2016 DARI SAMPAH SAMPAH PLASTIK MENJAD MENJADII BBM RAMAH LINGKUNGAN LINGKUNGAN
Disusun Oleh : TYAS NURLAIL PANCASARI PANCASARI /131410113 /131410113 HANIFAH HANIFAH NISA ARMALID ARMALID /131410169 /131410169 RENDITA PUTRI ARDHYANI/ 131410105
SMA NEGERI NEGERI 9 BANDUNG BANDUNG BANDUNG 2016
i
i
ii
KATA PENGANTAR
Puji Syukur senantiasa penulis haturkan ke hadirat Allah swt. yang telah melimpahkan Rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya tulis ilmiah ini dengan baik. Shalawat serta salam semoga tercurahkan kepada Nabi Muhammad saw. beserta keluarga dan sahabatnya. Dalam penyusunan karya tulis ilmiah ini, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, sehingga karya tulis ilmiah ini dapat terselesaikan dengan baik. Untuk itu, dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1.
Bapak Dr. H. Warya Zakarilya, M.Pd. selaku Kepala SMA Negeri 9 Bandung.
2.
Ibu Eni Sukaeni, M.Pd. selaku pembimbing dalam penulisan lomba karya ilmiah ini.
3.
Ibu Hj. Mulia Sari, S.Pd, M.Pfis selaku guru fisika yang senantiasa menyuport penulis dalam lomba ini.
4.
Guru-guru yang ada di SMAN 9 Bandung yang telah memberikan dukungan bagi kami dalam perlombaan ini
5.
Bapak Ade Setiawan, selaku orang tua penulis yang telah memberitahu adanya perlombaan ini dan senantiasa menyuport penulis.
6.
Teman-teman penulis baik di SMA Negeri 9 Bandung, ekstrakurikuler PRISMAN, maupun kelas XII-MIA 4 yang telah menyuport kami.
7.
Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu disini yang telah membantu dalam penyusunan karya ilmiah ini.
iii
Semoga amal kebaikan dari berbagai pihak tersebut mendapat pahala yang berlipat ganda dari Allah Swt. Dengan segala keterbatasan penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam
penyusunan
karya
ilmiah
ini
dan
masih
jauh
dari
kesempurnaan. Penulis berharap karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan pembaca sekalian pada umumnya. Aamiin.
Bandung, Januari 2016
Penulis
iv
HALAMAN SAMPUL LEMBAR PENGESAHAN .............................................. .................................i LEMBAR PERNYATAAN ................................................ ..............................ii KATA PENGANTAR ........................................................... ...........................iii DAFTAR ISI......................................................................................................v ABSTRAKSI ……………………………………….…………………… .….vii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang......................................... .................................................... 1 1.2 Perumusan Masalah ........................................... ......................................... 3 1.3 Tujuan Penelitian .................................................. ...................................... 3 1.4 Manfaat Penelitian ............................................... ....................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Mengenal Plastik Lebih Jauh Dalam Kehidupan ……………………...…5 2.1.1. Plastik ……...............................................................................................5 2.1.2. Jenis-Jenis Plastik …………………………………………………….....5 2.2. Seputar Sampah Plastik…………………...………………………………6 2.2.1. Sampah Plastik........................................................................... ..............6 2.2.2. Pengolahan Sampah Plastik………….….…………………………..…..7 2.2.3. Pirolisis …………………………………………………………………9 2.3. Pengujian Karakteristik Minyak Pirolisis ……………………….............11 2.3.1. Viskositas………………………………………...................................11 2.3.2. Massa jenis…………………………………………………………….12 BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Tahapan Penelitian ………………………………………………………14
3.1.1. Alat Peraga ............................................................... .............................14 3.2. Teknik Pengumpulan data……….………………………………………16 3.2.1. Diagram alur penelitian ……………………………………………….16
v
3.2.2. Jadwal Penelitian ……………………………………………………...17
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil penelitian ………………………………………………………..... 18 4.2 Analisa yang diperoleh dari penelitian ......................................................19 BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan …………….……………………………………………..…20 5.2. Saran ……………………….…………………………………………....21 DAFTAR PUSTAKA
vi
ABSTRAK Sampah dan krisis energi merupakan dua masalah yang sangat vital dan utama di kota-kota besar. Pertambahan penduduk berbanding lurus dengan menumpuknya sampah di TPS dan TPA, sedangkan ketersediaan energi berbanding terbalik dengan jumlah penduduk. Maka dari itu, perlu ditemukan dan dicari energi alternatif yang ramah lingkungan. Sampah di TPS dan TPA kurang lebih meliputi 60% organik, 15% plastik, 4% kertas, sisanya berupa: sampah kaca, dan B3.
Plastik
merupakan
sampah
yang
sulit
terurai,
dan
membutuhkan waktu puluhan tahun untuk terurai secara alami di dalam
tanah.
Oleh sebab
itu,
plastik perlu didaur ulang
(recycle). Plastik banyak macamnya, tidak terlepas dari kehidupan sehari-hari. Proses pemanfaatan sampah plastik terbagi menjadi 3(tiga) bagian, yakni: primer adalah dengan cara menggunakan kembali (reuse), sekunder adalah mendaur ulang sampah dengan cara
mengolah kembali menjadi barang bermanfaat hanya
mengurangi kualitas dari yang aslinya dan juga mengurangi biaya proses produksi, sedangkan tersier adalah mendaur ulang sampah plastik menjadi energi atau BBM. Tujuan utama penelitian dan penulisan ini adalah mencari formula ideal dalam pemanfaatan limbah plastik terutama menjadi energi alternatif. Selain itu, tercapainya tiga sasaran pokok dari aspek lingkungan berupa terciptanya lingkungan yang bebas dari sampah, bersih, asri ; kemudian aspek sosial berupa terbiasanya masyarakat tertib dalam memberlakukan dan mengelola sampah serta memanfaatkannya; dan yang ketiga aspek ekonomi berupa memiliki nilai ekonomi sehingga mampu digunakan dalam
vii
masyarakat tidak lagi menggantungkan kebutuhan energi atau BBM kepada pemerintah,tetapi sudah berswasembada energi, sehingga masyarakat terutama di hulu (pedesaan) lebih bersiap dalam menghadapi MEA (Masyarakat Ekonomi ASEAN). Penelitian ini dilakukan dari bulan Oktober hingga November 2015 di daerah Bandung Raya(Jawa Barat), dimulai dari TPS, TPA, pemulung, pengepul ( Bandar rongsokan), hingga ke tempat pengolahan limbah plastik. Baik skala home industry maupun skala pabrik . Metode penelitian dilakukan dengan menyurvei langsung ke lapangan dan mewawancarai, memberikan questioner kepada pihak terkait atau pelaku industri plastik. Sehingga, tercipta suatu hasil, seperti: sifat dan karakter plastik, bermacam-macam plastik dan pemanfaatannya. Metode daur ulangnya dari mulai limbah plastik menjadi biji plastik (pelet), prosesnya dimulai dari perajangan menggunakan mesin
rajang (potong);
kemudian
pencucian; kemudian pengeringan; dan siap untuk diolah ke tahap dua yakni :pengolahan menjadi biji plastik melalui proses pemanasan (suhu 200-250 proses
pembentukan
◦
biji
C); lalu tahap penyaringan menuju plastik
setelah dipotong-potong
menjadi ukuran sekitar 1(satu) cm. Maka jadilah biji plastik (pelet) yang siap dicetak untuk bahan polieyester , kemasan, benang, dll. Eksperimen dilanjutkan dengan membuat suatu alat atau prototype yang bisa mengonversi sampah plastik menjadi energi
atau BBM. Maka, terciptalah alat atau prototype yang didalamnya terjadi proses pirolisis (thermal cracking)
yakni
proses
dekomposisi kimia bahan organik melalui pemanasan secara anaerob. Proses kerjanya sampah-sampah plastik dimasukkan ke dalam wadah yang memuat 5(lima) kg yang terbuat dari kaleng, kemudian dipanaskan dengan suhu tinggi, gas di dalam kaleng dari
viii
sisa pembakaran dialirkan melalui pipa yang terbuat dari besi, dalam pipa ini terjadi proses perekangan atau cracking. Kemudian gas tersebut dikondensasikan menjadi cair, hasil kondensasi inilah berupa bahan bakar yang setara dengan solar dan bensin , didapatkan pula dari hasil eksperimen ini, jenis-jenis plastik yang ideal serta menghasilkan bahan bakar yang lebih banyak dari tipe dan jenis plastik lainnya, yakni: jenis PET, berupa sampah plastik kemasan minuman(seperti: aqua botol), dari hasil eksperimen dari 1(satu) kg sampah plastik PET dihasilkan 900ml bahan bakar, sedangkan dari dihasilkan
sampah seperti kantong
bahan
bakar
kresek
(LDPE)
sedikit ,yakni sebanyak 500 ml.
Diharapkan prototype ini dapat
dimanfaatkan oleh masyarakat
banyak, sehingga sampah plastik tidak merajarela
lagi, dan
dibuang secara sembarangan, sebaliknya menjadi bermanfaat bagi kehidupan.
Kata Kunci : Pengelolaan Sampah Plastik, Prototype ,energi ramah
lingkungan.
ix
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Energi merupakan kebutuhan dasar manusia, yang terus meningkat sejalan dengan tingkat kehidupannya. Bahan bakar minyak (BBM) memegang posisi yang sangat dominan dalam pemenuhan kebutuhan energi nasional. Komposisi konsumsi energi nasional saat ini adalah BBM : 52,50%; Gas : 19,04%; Batubara : 21,52%; Air :3,73%; Panas Bumi : 3,01%; dan Energi Baru : 0,2%. Kondisi demikian terjadi sebagai akibat dari kebijakan subsidi masa lalu terhadap bahan bakar minyak dalam upaya memacu percepatan pertumbuhan ekonomi. Suatu kenyataan yang tidak dapat dipungkiri bahwa produksi minyak bumi Indonesia mengalami penurunan akibat adanya penurunan secara alamiah dan semakin menipisnya cadangan. Menurunnya produksi minyak mentah kita dan tingginya harga minyak mentah dunia sangat berpengaruh terhadap kemampuan anggaran pembangunan. Selama ini bahan bakar minyak di Indonesia masih disubsidi oleh negara (melalui APBN), sehingga menjadi beban yang sangat berat bagi pemerintah. Untuk mengurangi beban subsidi tersebut pemerintah berusaha mengurangi ketergantungan kepada energi bahan bakar minyak, dengan mencari dan mengembangkan sumber energi lain yang murah dan mudah didapat. Disisi lain, masalah yang sangat vital dan utama di kota-kota besar yaitu masalah sampah. Sampah terbagi menjadi dua, yaitu sampah organik dan sampah an organik. Sementara itu, contoh sampah an organik yaitu plastik. Plastik adalah salah satu jenis polimer yang bahan dasarnya secara umum adalah polipropilena (PP), polietilena (PE), polistirena (PS), poli metil metakrilat (PMMA), high density polyethylene (HDPE) dan poli vinilklorida (PVC). Plastik hingga saat ini masih merupakan bahan yang
banyak digunakan oleh kalangan industri maupun rumah. Penggunaan plastik yang sangat tinggi memunculkan akibat terjadinya penumpukan
1
sampah plastik, dan sampah plastik merupakan sampah yang tidak mudah diuraikan secara cepat oleh mikroorganisme.
Di balik segala kelebihannya, limbah plastik menimbulkan masalah bagi lingkungan. Penyebabnya tak lain sifat plastik yang tidak dapat diuraikan dalam tanah. Untuk mengatasinya, para pakar lingkungan dan ilmuwan dari berbagai disiplin ilmu telah melakukan berbagai penelitian dan tindakan. Salah satunya dengan cara mendaur ulang limbah plastik. Namun, cara ini tidak terlalu efektif. Hanya sekitar 4% yang dapat didaur ulang, sisanya menggunung di tempat penampungan sampah. Sampah di TPS dan TPA kurang lebih meliputi 60% organik, 15% plastik, 4% kertas, sisanya berupa: sampah kaca, dan B3. Plastik merupakan sampah yang sulit terurai, dan membutuhkan waktu puluhan tahun untuk terurai secara alami di dalam tanah. Untuk mengatasi hal tersebut alternatif yang sesuai adalah mengolah sampah plastik dengan proses pirolisis. Pirolisis merupakan proses peruraian suatu bahan pada suhu tinggi tanpa adanya udara atau dengan udara terbatas. Untuk mengetahui kualitas minyak pirolisis, maka diperlukan berbagai macam pengujian diantaranya uji nilai kalor, uji performa kompor berbahan bakar minyak pirolisis, uji komposisi kimia, uji viskositas, dan uji massa
jenis.
2
1.2. Perumusan Masalah •
Cara mengubah sampah plastik menjadi BBM ramah lingkungan.
•
Pemafaatan sampah plastik secara umum dan mempelajari karakteristik plastik pada umumnya,yakni: thermoplasma dan thermoplastic,titik leleh dan masa jenis serta sifat kimia BBM.
1.3.Tujuan Penelitian
1.
Mengantisipasi terjadinya krisis bahan bakar di Indonesia.
2.
Untuk memanfaatkan sampah plastik yang biasanya dibuang dan dibakar begitu saja tanpa mengetahui manfaat dari plastik itu sendiri.
3.
Menghitung keuntungan yang diperoleh bila limbah plastik diolah menjadi bahan bakar.
4.
prototofe yang ideal dalam memanfaatkan Terciptanya alat/
sampah plastic menjadi BBM. 5.
Didapat tipe plastik yang paling ideal dalam pemanfaatnya menjadi BBM.
1.4.Manfaat Penelitian
1. Memberikan solusi energi alternatif menjadi BBM ramah lingkungan dengan menggunakan sampah plastik sebagai sumber energi. 2. Memberikan informasi kepada masyarakat tentang bagaimana proses mengolah sampah plastik agar bisa menjadi bermanfaat. 3. Manfaat ekonomis,memberikan nilai tambah bagi masyarakat sehingga tidak lagi menggantungkan kebutuhan energi kepada pemerintah. 4. Manfaat social,memberikan nilai edukasi kepada masyarakat dalam memberlakukan sampah plastic dalam kehidupan sehari-hari,tidak lagi membuang sembarangan tetapi
3
memanfaatkannya dan lebih tertib dalam membuang sampah. 5. Manfaat lingkungan,menciptakan lingkungan lebih bersih,asri,terbebas dari sampah,sehingga tercipta lingkungan yang tertib dalam mengelola sampah.
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
A.Mengenal Plastik Lebih Jauh Dalam Kehidupan 2.1.1. Plastik
Plastik adalah bahan pengemas yang mudah didapat dan sangat fleksibel penggunaannya. Selain untuk mengemas langsung bahan makanan, seringkali digunakan sebagai pelapis kertas. Plastik adalah salah satu bahan yang dapat kita temui di hampir setiap barang. Mulai dari botol minum, TV, kulkas, pipa pralon, plastik laminating, gigi palsu, compact disk (CD), kutex (pembersih kuku), mobil, mesin, alat-alat militer hingga pestisida. Masingmasing jenis plastik mempunyai tingkat bahaya yang berbeda tergantung dan bahan kimia penyusunnya, jenis makanan yang dibungkus (asam, berlemak ), lama kontak dan suhu makanan saat disimpan (Anonim, 2008). 2.1.2. Jenis-Jenis Plastik
5
B. Seputar Sampah Plastik 2.2.1. Sampah Plastik
Plastik memiliki banyak kelebihan dibandingkan bahan lainnya. Secara umum, plastik memiliki densitas yang rendah, bersifat isolasi terhadap listrik, mempunyai kekuatan mekanik yang bervariasi, ketahanan suhu terbatas, serta ketahanan bahan kimia yang bervariasi. Selain itu, plastik juga ringan, mudah dalam perancangan, dan biaya pembuatan murah. Sebagian besar plastik yang digunakan masyarakat merupakan jenis plastik polietilena. Ada dua jenis polietilena, yaitu high density polyethylene (HDPE) dan low density polyethylene (LDPE). HDPE banyak digunakan sebagai botol plastic minuman, sedangkan LDPE untuk kantong plastik. Di balik segala kelebihannya, limbah plastik menimbulkan masalah bagi lingkungan. Penyebabnya adalah sifat plastik yang tidak dapat diuraikan dalam tanah. Untuk mengatasinya, para pakar lingkungan dan ilmuwan dari berbagai disiplin ilmu telah melakukan berbagai penelitian dan tindakan. Salah satunya dengan cara mendaur ulang limbah plastik. Namun, cara ini tidak terlalu efektif. Hanya sekitar 4% yang dapat didaur ulang, sisanya menggunung di tempat penampungan sampah. Mengolah sampah plastik kresek menjadi kantong kresek lagi atau produk plastik lower grade lainnya merupakan salah satu usaha untuk menanggulangi masalah sampah plastik.
Gambar Lifecycle botol plastik (Macklin, B. P., 2009)
6
2.2.2. Pengolahan Sampah Plastik
Setiap jenis plastik memiliki sistem pengolahan sendiri. Untuk plastik jenis LDPE, HDPE, PET, PVC, PS, dan PP Ada beberapa tahap yang dilakukan dalam mendaur ulang plastik, yaitu: 1. Bersihkan plastik dari kontaminer seperti kertas, ataupun tipe plastik yang lain (biasanya berasal dari label plastik atau sisa isi yang masih melekat). Untuk membersihkan bisa menggunakan cutter maupun dicuci sampai benar-benar bersih dari kontaminer. 2. Pipihkan plastik (bila berongga seperti botol) dengan cara menginjaknya atau menggunakan mesin pres. 3. Masukkan ke dalam mesin perajang plastik. 4. Pilah kembali serpihan plastik untuk membedakan tiap tipe plastik. Media yang digunakan adalah air atau minyak goreng. Berikut identifikasi yang dapat dilakukan untuk membantu membedakan antar tipe plastik: 5. Plastik yang telah dibedakan tipenya (tenggelam dan mengapung), dipisahkan untuk diproses sesuai dengan tipenya. Serpihan akan dimasukkan ke dalam mesin peleleh (melting). Temperatur yang digunakan untuk masing-masing tipe plastik Tabel 1 Media Pemilahan Plastik
Tabel 2 Temperatur Leleh Plastik
7
6. Setelah diproses pada mesin melting, hasil yang keluar berupa strand yang kemudian dipotong dengan menggunakan mesin pellet. Dan dihasilkan bijih plastik. Sedangkan untuk Plastik Multilayer, diproses dengan pengecoran, berikut keterangan proses pengolahan plastik jenis multilayer: 1. Cuci plastik multilayer dan bersihkan dari sisa kotoran yang masih melekat. Misalkan untuk sachet sampo bersihkan dari sisa sampo yang masih ada. 2. Keringkan dengan cara dijemur sampai kering. 3. Setelah kering, bakar plastik multilayer sampai semua kandungan plastik leleh. Setelah kandungan plastik leleh, yang tersisa adalah kandungan alumunium (logam). 4. Kandungan logam yang tersisa akan dilelehkan dengan menggunakan tungku pemanas dengan temperatur 700 0C untuk alumunium, 15000C untuk besi, dan > 15000C untuk baja. Hasil lelehan logam dicetak lalu dinginkan.
8
2.2.3. Pirolisis
Pirolisis adalah proses dekomposisi suatu bahan pada suhu tinggi tanpa adanya udara atau dengan udara terbatas. Proses dekomposisi pada pirolisis ini juga sering disebut dengan devolatilisasi . Produk utama dari pirolisis yang dapat dihasilkan adalah arang (char), minyak, dan gas. Arang yang terbentuk dapat digunakan untuk bahan bakar ataupun digunakan sebagai karbon aktif. Sedangkan minyak yang dihasilkan dapat digunakan sebagai zat additif atau campuran dalam bahan bakar. Sedangkan gas yang terbentuk dapat dibakar secara langsung (A.S Chaurasia., B.V Babu., 2005). Pirolisis plastik yang pernah dilakukan oleh Purwanti adalah dari 100 gram kantung plastik yang diolah pada suhu 4000C dalam waktu dua jam, diperoleh cairan mirip minyak bumi sekitar 75 gram (Purwanti Ani dan Sumarni, 2008.). Adapun gas bakar yang didapat mencapai 116 ml per gram plastik bekas. Adanya kelemahan sistem batch, maka dikembangkan sistem "sinambung", dengan konstruksi agak berbeda. Pemanasan dilakukan dengan listrik, dibantu dengan nyala gas hasil pirolisis, dan sistem pendingin ditingkatkan. Pada proses ini, hasil cair yang diperoleh 79%-83% dari berat plastik yang dimasukkan ke dalam reaktor pirolisis, dengan panas dari luar yang dapat dikurangi 10%-15%. Berdasarkan analisa yang pernah dilakukan Lembaga Minyak dan Gas Bumi (Lemigas), minyak dari plastik bekas ini memiliki sifat tidak jenuh. Artinya, perbandingan antara karbon dan hidrogen tidak seimbang sehingga ada mata rantai yang tidak terisi. Minyak berwarna kuning kecokelatan, tetapi sudah bisa untuk bahan bakar kompor atau obor (Purwanti Ani dan Sumarni, 2008). Minyak hasil pirolisis ini mudah terbakar, mengeluarkan jelaga, dan baunya merangsang. Minyak pirolisis ini dapat diolah lagi supaya mempunyai sifat jenuh dan stabil (Boy Macklin Pareira, 2009). Pranata, J.(2008) meneliti tentang minyak pirolisis dari plastik polietilena, hasil penelitian menunjukkan bahwa minyak pirolisis dari plastik polietilena mempunyai densitas 939 kg/m3 atau lebih berat dari minyak tanah. Minyak bakar ini mempunyai ignition point 30,4oC sehingga
9
sangat mudah dinyalakan. Komponen utama minyak pirolisis dari plastik polietilena adalah styrene monomer yang kadarnya hampir 64%. Sedangkan lebih dari 80% minyak pirolisis ini terdiri dari styrene. Karakteristik bahan bakar sampah plastik khususnya plastik polietilena. Skodars,G.,et al.(2006) telah melakukan penelitian mengenai pengaruh temperatur dan waktu terhadap hasil char pada proses pirolisis, dimana semakin tinggi temperatur setelah melewati temperatur puncak, reaktifitas dari char akan menurun. Sedangkan komponen waktu tidak terlalu berpengaruh terhadap terhadap reaktifitas dari char . Oleh karena itu salah satu variasi pada penelitian yang akan dilakukan adalah variasi suhu. Tabel 2.4. Karakteristik Bahan Bakar dari Sampah Plastik Polietilena
Sumber : Pranata, J., 2008
10
2.3. Pengujian Karakteristik Minyak Pirolisis 2.3.1. Viskositas
Fluida yang mengalir melalui sebuah pipa dapat dipandang terdiri atas lapisan – lapisan tipis zat alir yang bergerak dengan laju berbeda – beda sebagai akibat adanya gaya kohesi maupun adhesi. Gesekan internal di dalam fluida dinyatakan dengan besaran viskositas atau kekentalan dengan satuan poise. Viskositas juga bisa diartikan kemampuan suatu zat untuk mengalir pada suatu media tertentu. Salah satu cara untuk mengukur besarnya nilai viskositas zat cair adalah dengan menggunakan viskosimeter oswald. Cara pengukuran
dengan cara viskosimeter
oswald adalah
dengan
cara
membandingkan dua jenis fluida yaitu aquadest dengan zat cair lainnya, masing-masing dengan kekentalan ηa dan ηx, keduanya memiliki volume yang sama dan mengalir melalui pipa yang ukurannya sama. Karena kedua zat alir memiliki volume yang sama tetapi kekentalannya berbeda, maka debit keduanya juga berbeda, misalkan Qa dan Qx. Dengan demikian waktu yang diperlukan untuk mengalirkan aquadest dan zat cair tersebut dengan volume yang sama juga berbeda, misalkan t a dan t x. Dengan demikian maka: Pada penilitian ini viskositas diukur hanya pada kondisi kamar. dimana : ………………………………………………… (2.1)
ηa = kekentalan air ηx = kekentalan zat cair t a = waktu alir zat cair t x = waktu alir air
ρa = massa jenis air ρx = massa jenis zat cair
11
Tabel 2.3. Viskositas beberapa fluida
2.3.2. Massa jenis
Massa jenis atau massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis rata-rata suatu benda adalah total massa dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa jenis yang lebih tinggi akan memiliki volume yang lebih rendah daripada benda
bermassa
sama
yang
memiliki
massa
jenis
lebih
rendah
(http://www.en.wikipedia.orgs,2009 ). Satuan SI massa jenis adalah kg/m3. Massa jenis berfungsi untuk menentukan suatu zat karena setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Suatu zat berapapun massanya dan berapapun volumenya akan memiliki massa jenis yang sama. Rumus untuk menentukan massa jenis adalah:
.................................................................................... (2.2) Dimana : ρ = massa jenis (kg/m3) m = massa (kg) V = volume (m3) Massa jenis berbagai fluida dapat dilihat pada tabel 2.4 berikut ini
12
Tabel 2.1. Massa jenis berbagai fluida
13
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Tahapan Penelitian 3.1.1.Alat Peraga :
Skema Alat 1 :
Kondensor alami (Es) Pirolisis
2. Pipa Perlu lagi
Tiang Penyangga
penyulingan
1. Drum
Bahan-Bahan Alat Peraga: 1. Drum, harganya sekitar Rp 150.000 2. Pipa besi, harganya sekitar Rp 200.000 3. Biaya las, harganya sekitar Rp 100.000 Total dari pembuatan alat peraga tersebut adalah Rp 450.000 Proses pirolisis 1. Pertama-tama, masukkan plastik jenis PET atau LDPE ke dalam drum. Kemudian dipanaskan sekitar 400 oc. 2. Waktu dipengaruhi oleh tebal atau tipisnya bahan drum tersebut. 3. Kondensasi menggunakan es atau bahan alami yang dimasukkan ke dalam pipa atau saluran vertikal. 4. Setelah dikondensasi, plastik yang sudah menjadi gas berubah menjadi cair yaitu bahan BBM yang belum disuling (masih menyatu). 5. Hasilnya, 50% bensin; 30% solar; 20% minyak tanah. Bahan plastik yang bagus adalah dari PET karena menghasilkan BBM dari 1 kg menjadi 1 liter, sedangkan LDPE (kantong kresek) hanya sekitar 0,5 liter dari 1 kg. Unsur pemisahan ( Bensin, Solar, Minyak Tanah) Faktor- faktor yang mempengaruhi : -
Tebal flat drum (Semakin tebal – semakin lama untuk dipirolisis)
-
Faktor jenis plastik, contohnya PET, LDPE(kantong kresek).
14
Skema alat 2 : Menggunakan alat dari tabung gas 12kg, pipa besi, kondensor 3 buah,
selang, wadah hasil pirolisis(total bahan siap pake kira-kira Rp 1,5 Juta rupiah) belum termasuk biodigester. Memakai prinsip,yaitu berat jenis dan panjang rantai karbon(berat jenis paling berat serta rantai karbon paling pendek menjadi minyak tanah,yang tengah menjadi solar dan yang paling ringan serta rantai karbon paling panjang menjadi bensin). Sehingga, dari total 9 Kg sampah plastic dari PET dihasilkan: 4,5 liter bensin,2,7 liter solar dan 1,8 liter minyak tanah).
50%
25cm
30%
25cm
20% 25cm
V
TABUNG GAS
MINYAK TANAH
SOLAR
BIODIGESTER
15
BENSIN
3.2. Teknik Pengumpulan data
Data yang dikumpulkan disini berdasarkan survei ke lapangan, kemudian berdasarkan literatur yang sudah ada lalu dikembangkan. 3.2.1. Diagram alur penelitian
Mulai
Survei dan Observasi ke TPA,TPS, Bank Sampah.
Survei ke pelaku usaha (Home Industri, Industri Seni)
Rancangan Alat
Tipe sederhana
Analisa ->Hasil
Tipe Semi Modern
Kesimpulan dan Saran
16
3.2.2. Jadwal Penelitian No.
Kegiatan 1
1 2 3 4 5 6
Bulan 2 3
4
Survei dan Identifikasi Masalah Pembuatan Proposal Alat Peraga Uji Alat Analisa Data Penyusunan Laporan
17
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil penelitian
Plastik yang sebelumnya dibagi kedalam beberapa jenis, seperti PET (polyethylene terephthalate); HDPE (high density polyethylene); PVC (polyvinyl chloride); LDPE (low density polyethylene); PP (polypropylene); dsb. Kemudian, dipilihlah dari beberapa plastik tersebut yang mudah untuk didaur ulang dan olah kembali yaitu PET yang biasanya dipakai untuk mengemas botol air mineral dan LDPE (kantong kresek). Jenis plastik tersebut cocok untuk dilakukan pirolisis karna mudah untuk meleleh. Hasil dari proses pirolisis yang dilakukan pada PET lebih banyak daripada LDPE yaitu sebanyak 1 liter, sedangkan LDPE sebanyak 0,5 liter. Adapun, warna plastik atau kresek yang lebih baik yaitu plastik yang berwarna bening, karena faktor sablon atau pewarna juga mempengaruhi jumlah bahan bakar yang dihasilkan dari pirolisis tersebut. Adapun, Pirolisis adalah proses dekomposisi suatu bahan pada suhu tinggi tanpa adanya udara atau dengan udara terbatas. Produk utama dari pirolisis yang dapat dihasilkan adalah arang (char), minyak, dan gas. Setelah dilakukan banyak penelitian mengenai pirolisis ini, ternyata masih ada kelemahan. Hal tersebut mendorong penulis untuk melakukan penelitian tersebut tetapi dengan lebih baik lagi. Persamaan pemanfaatan limbah plastik antara sekunder dan tersier, yaitu sama-sama harus steril atau bersih dari benda asing, dan mengalami proses pirolisis. Sedangkan, perbedaannya jika sekunder setelah pirolisis mengalami kondensasi, tetapi dalam bentuk padat. Sedangkan, tersier setelah mengalami kondensasi berubah menjadi cair berupa BBM. Penulis mencoba melakukan pirolisis dengan menggunakan alat yang sederhana, tetapi dengan prinsip yang lebih baik daripada sebelumnya. Hasil daripada pirolisis tersebut berupa minyak tanah, solar, bensin. Hal tersebut didasarkan pada teori kimia hidrokarbon untuk membuat minyak bumi dengan memisahkannya berdasrkan tingkatan suhu tertentu. Di sini juga sama, sebelum jadi bahan yang mirip minyak bumi sama seperti penelitian sebelumnya harus dilakukan pemanasan dengan suhu yang tinggi juga disertai dengan pendinginan oleh reaktor pendingin (saluran pipa yang
18
diisi oleh es). Pemanasan tersebut dilakukan dengan kompor yang terbuat dari biodigester, agar terciptanya zero waste. Selain dari sampah an o rganik, juga dari sampah organik yang ada dalam biodigester.
4.2. Analisa yang diperoleh dari penelitian
-
-
-
-
-
Analisa Ekonomi Harga bensin sekitar Rp 7.000/liter. Sedangkan, harga PET/ kg dipasaran pengepul adalah Rp 2000/kg. Seperti kita ketahui, dari hasil percobaan proses pirolisis dari 1 kg PET menghasilkan 1liter BBM (0,5 liter bensin, 0,3 liter solar, dan 0,2 liter minyak tanah). Jadi, ada keuntungan atau selisih harga sekitar Rp 5.000 dari harga BBM dipasaran. Dari LDPE (kantong kresek) dihasilkan sekitar 0,5 liter dari 1 kg sampah LDPE (kantong kresek) tersebut. Sedangkan, harga sampah kantong kresek atau limbah kantong kresek di pengepul sekitar Rp 500. Jadi, dari percobaan pirolisis tersebut ada selisih Rp 3000 dibanding harga BBM dipasaran. Jadi, masyarakat bisa mengambil manfaatnya sebagai energi alternatif juga sebagai pelaku usaha, terutama berusaha menghadapi MEA. Analisa Sosial : Perlakuan masyarakat terhadap sampah plastik akan lebih baik disbanding sebelumnya, selain itu lebih tertib dalam membuang sampah, terutama lebih memanfaatkan daripada sampah itu dibuang. Analisa Lingkungan : Sampah plastik merupakan sampah yang sulit terurai di tanah. Oleh karena itu, dengan dimanfaatkannya sampah plastik menjadi bermanfaat lingkungan juga menjadi lebih bersih dan terjaga disbanding sebelumnya.
19
BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan
Berdasarkan semua data dan pembahasan yang telah diuraikan, dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut : 1. Cara pembuatan bahan bakar ramah lingkungan dengan menggunakan proses pirolisis adalah jenis plastik PET yang biasanya digunakan untuk kemasan air mineral, karena mudah untuk dilelehkan sehingga cocok untuk dilakukan pirolisis. Plastik tersebut dimasukkan ke dalam reactor kemudian dipanaskan dengan suhu yang tinggi sampai proses perekahan tersebut selesai. Uap yang dihasilkan dari proses pirolisis tersebut diembukan sehingga terbentuk cairan yang mirip seperti bensin. Namun, gas yang dihasilkan tidak dapat ditampung oleh sistem, sehingga gas tersebut dikeluarkan melalui saluran (pipa) dari 1 Kg dihasilkan 900 ml bahan bakar atau mendekati 1 liter dengan komposisi 50% bensin,30% solar dan 20% minyak tanah 2. Plastik jenis PET tersebut setelah dilakukan uji kerja pirolisis menghasilkan zat cair yang mirip bensin, setelah dilakukan pemisahan berdasarkan ketinggian/ jarak tertentu sehingga suhu yang ada di dalam tiap wadah berbeda dan berat jenis serta panjang rantai karbon. Pada gambar skema uji kerja pirolisis sebelumnya, 50% bensin yang terbentuk ada pada ketinggian 75cm, sedangkan solar pada ketinggian 50cm, dan minyak tanah pada ketinggian 25cm.
20
3. Terdapat beberapa analisa dari penelitian tersebut, seperti analisa ekonomi; analisa sosial; dan analisa lingkungan. Hasil dari analisa ekonomi, percobaan pirolisis memiliki keuntungan biaya yang lebih jika dibangkan harga BBM dipasaran. Sedangkan, analisa sosial dan lingkungan juga sama memiliki keuntungan terutama terciptanya lingkungan yang bersih dan terjaga dari energi alternatif tersebut.
5.2. Saran
Adapun yang dapat menjadi saran untuk penelitian selanjutnya adalah: 1. Perlu dilakukan pengujian untuk plastik jenis lainnya. 2. Penelitian yang sudah dilakukan, semoga bisa menjadi manfaat bagi semuanya, agar tercipta zero waste dan energi alternatif.
21
