Mutia Amyranti Untirta Pkmai

JUDUL

PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

JUDUL PROGRAM

PEMANFAATAN LIMBAH PLASTIK MENJADI MINYAK BAKAR

MENGGUNAKAN KATALIS ZEOLIT ALAM BAYAH-BANTEN

BIDANG KEGIATAN:

PKM-AI

Diusulkan oleh:

Mutia Amyranti

Ahmad Nahudin

Cecep Saripudin

3335121824

3335120824

3335132597

(2012, KetuaKelompok)

(2012,Anggota kelompok)

(2013, AnggotaKelompok)

UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA

CILEGON

2014

Pemanfaatan Limbah Plastik Menjadi Minyak Bakar Menggunakan Katalis

Zeolit Alam Bayah-Banten

Mutia Amyranti*, Ahmad Nahudin, Cecep Saripudin

Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sultan Ageng Tirtyasa

Jl. Raya Jendral Sudirman Km.03 Cilegon, Banten

*E-mail : [email protected]

ABSTRAK

Limbah plastik merupakan masalah yang sudah dianggap serius bagi

pencemaran lingkungan, khususnya terhadap pencemaran tanah. Salah satu solusi

yang dapat diterapkan dalam penanganan limbah atau sampah plastik adalah

dengan mendaur ulang. Alasan ini menyebabkan perlu adanya pengolahan limbah

plastik menjadi sesuatu yang bermanfaat yaitu Bahan Bakar Minyak (BBM),

karena plastik merupakan senyawa organik yang komponen utamanya adalah

unsur karbon dan hidrogen atau senyawa dengan ikatan kovalen. Tujuan dari

penelitian adalah menghasilkan alat reaktor perengkahan sampah plastik menjadi

minyak bakar. Penelitian ini menggunakan bahan baku sampah plastik dan katalis

zeolit alam Bayah provinsi Banten. Sampel sampah yang digunakan dalam

penelitian adalah PET (Polypropylene Terephtalate), LDPE (Low Density

Polyethylen), HDPE (High Density Polyethylen), dan PP (Polypropylene).

Teknologi yang akan digunakan adalah Thermal Cracking dengan temperatur

200oC. Perengkahan dilakukan didalam reaktor sederhana yang. Bahan baku yang

digunakan sebanyak 300 gram limbah plastik dan katalis zeolit alam

Bayahprovinsi Banten sebanyak 100 gram. Parameter yang akan diujikan yaitu

densitas, viskositas dan uji bakar. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini yaitu

densitas minyak bakar yang diperoleh mendekati densitas dari kerosin yaitu 0,87

g/ml dan viskositas 0,76 mm2/s dengan bahan baku yang digunakan adalah

Polypropylene (PP).

Keyword: Plastik, LDPE, HDPE, PP, Thermal Cracking

ABSTRACT

Plastic waste is a problem that has been considered a serious

environmental pollution , especially against soil pollution . One of solution that

can be applied in the handling of waste or garbage is plastic recycling . This

reasons is leading to the need for processing plastic waste into something useful ,

called fuel oil, because plastic is an organic compound which the main component

are carbon and hydrogen with covalent bonds . The purpose of this research are to

improve student creativity in creating scientific work and scientific thinking ,

designing cracking plastic waste into oil tools , providing one smart solution

processing plastic waste explicitly , Counting and characterizing the amount of oil

that obtained based on the type of plastic and minimizing scarcity of petroleum .

This study uses plastic waste materials and natural zeolite catalysts . Litter

samples which used in this study is PET, LDPE, HDPE, and PP. The technology

will be used is Thermal Cracking with200oC temperature. Cracking is done in a

simple reactor that was made by the researcher . The raw materials are used as

much as 300 grams and natural zeolite catalysts BAYAH as much as 100 grams .

Parameters to be tested are density , viscosity and combustion test . The results

obtained from this research that the oil density approaching the density plastic

derived from kerosene is 0.87 g/ml and a viscosity of 0.76 mm2/s with the raw

materials used are Polypropylene (PP) .

Keyword: Plastic, LDPE, HDPE, PP, Thermal Cracking

1. PENDAHULUAN

Saat ini sampah anorganik seperti plastik menjadi salah satu permasalahan

serius, pemusnahan sampah plastik dengan cara pembakaran (incineration),

kurang efektif sebab dengan pembakaran munculnya polutan dari emisi gas

buang (CO2, CO, NOx, dan SOx) dan beberapa partikulat pencemar lainnya.

Dunia sedang memerlukan solusi untuk mengatasi masalah lingkungan ini, maka

daur ulang plastik dapat dilakukan dengan cara mengkonversi limbah sampah

plastik menjadi minyak bakar. Plastik mempunyai nilai kalor cukup tinggi

sehingga setara dengan bahan bakar fosil seperti bensin dan solar.

Sampah plastik menjadi masalah lingkungan berskala global. Rumusan

masalah dalam penelitian ini adalah kelangkaan minyak tanah menjadi salah satu

faktor penghambat kelangsungan hidup masyarakat dan pada saat ini justru

sampah plastik dapat dijadikan bahan bakar alternatif pengganti minyak tanah,

sehingga dapat memberikan solusi yang efisien untuk masyarakat.

Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk menghasilkan minyak

bakardengan alat reaktor perengkahan limbah sampah plastik menjadi minyak

bakar dengan bantuan zeolit alam Bayah Provinsi Banten.

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini untuk waktu yang akan datang

adalah masyarakat dapat dengan mudah memenuhi kebutuhan minyak tanah

sebagai bahan bakar dalam kehidupan sehari-hari, memberikan manfaat kepada

masyarakat dengan alat perengkahan limbah sampah plastik menjadi minyak

bakar,mengurangi dampak pencemaran lingkungan akibat sampah plastik.

Ruang lingkup penelitian ini adalah dengan mengkonversi limbah sampah

plastik menjadi minyak bakar. Sampel sampah yang digunakan dalam penelitian

ini adalah PET, LDPE, HDPE, danPP. Reaktor pengolahan yang digunakan

merupakan alat yang dirancang oleh peneliti. Katalis yang digunakan adalah

zeolitalam Bayah Provinsi Banten. Parameter yang diujikan adalah densitas,

viskositas, dan titik nyalaminyak bakar.

Plastik adalah polimer rantai panjang dari atom yang mengikat satu sama

lain.Rantai ini membentuk banyak unit molekul berulang, atau "monomer".

(Azizah, 2009). Plastik merupakan material yang secara luas dikembangkan dan

digunakan sejak abad ke-20 yang berkembang secara luar biasa penggunaannya

dari hanya beberapa ratus ton pada tahun 1930-an, menjadi 220 juta ton/tahun

pada tahun 2005.Pada tingkat bandar, lapak, dan sebagainya, masih saja kesulitan

dalam membedakan jenis plastik sebab secara fisik banyak sekali kemiripan fisik

walaupun sebenarnya berupa jenis plastik yang berbeda (Bachriansyah, S. 1997).

Untuk itu disini akan diidentifikasi jenis-jenis plastik berdasarkan temperatur

leleh, PET (70oC-80oC), HDPE (70 oC -80 oC), PVC (70 oC -100 oC), LDPE (70 oC

-80 oC), PP (60 oC -70 oC), dan PS (80 oC -95 oC)

Pemanfaatan Zeolit alam Bayah Provinsi Banten sebagai katalisator.

Kemampuan zeolit sebagai katalis berkaitan dengan tersedianya pusat-pusat aktif

dalam saluran antar zeolit. Pusat-pusat aktif tersebut terbentuk karena adanya

gugus fungsi asam tipe Bronsted maupun Lewis. Perbandingan kedua jenis asam

ini tergantung pada proses aktivasi zeolit dan kondisi reaksi.

Penggunaan katalisator zeolit alam Bayah dengan alasan selain harganya

murah, ramah lingkungan, menghasilkan konversi yang tinggi, dan memanfaatkan

potensi alam Bayah yang belum termanfaatkan dengan maskimal. Spesifikasi dan

rumus molekul zeolit Bayah terlihat pada Tabel 1 berikut:

Tabel 1. Spesifikasi Zeolit alam Bayah Provinsi Banten

Karakteristik Parameter

Jari - jari pori 16,2350 Å

Luas Permukaan 8,3528 m2

Kemampuan adsorpsi 13,250 ml/g

Unsur penyusun kimia Na, Al, Si, P, Ca

Bentuk standar ion Na+

Range ukuran partikel (0,012 - 0,123 ) mm

Gugus Fungsional (AlO2)x(SiO2)y

kadar Si/Al rendah (sama dengan

1)

Tipe UBS D4R, D6R

Konsentrasi sisi aktif tidak diketahui

Proses pengolahan Zeolit alam Bayah Provinsi Banten yang pertama

dilakukan aktivasi pemanasan, dilakukan zeolit dalam pengering putar

menggunakan bahan umpan yang mempunyai kadar air sekitar 40%, dengan

temperatur tetap 230°C dan waktu pemanasan selama tiga jam kemudian

penambahan pereaksi kimia, dilakukan di dalam bak pengaktifan dengan NaOH

dan H2SO4, dimaksudkan untuk memperoleh temperatur yang dibutuhkan dalam

aktivasi. Zeolit yang telah diaktivasi perlu dikeringkan terlebih dahulu,

pengeringan ini dapat dilakukan dengan cara menjemurnya di bawah sinar

matahari.

2. TUJUAN PENELITIAN

Tujuan dari penelitian ini adalah:

- Merancang alat perengkahan sampah plastik menjadi minyak bakar,

- Memberikan salah satu solusi cerdas pengolahan limbahsampah

plastik,

- Menghitung dan mengkarakterisasi jumlah minyak bakar yang didapat

berdasarkan jenis plastik,

- Meminimalisasi kelangkaan minyak bumi serta mengurangi dampak

pencemaran lingkungan.

3. METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dengan judul “Pemanfaatan Limbah Plastik Menjadi Minyak

Bakar dengan Kataslis Zeolit Alam Bayah-Banten” ini dilaksanakan pada bulan

Mei 2013 – Maret 2014. Tempat pelaksanaan penelitian adalah Laboratorium

Kimia Dasar Fakultas Teknik UNTIRTA dan kediaman peneliti di Cinanggung

RT 04/02 Anyer, Serang-Banten. Penelitian ini mengacu kepada penelitian

sebelumnya, tetapi pada penelitian ini terdapat pengembangan-pengembangan dan

penyederhanaan proses yang didapatkan dari berbagai literatur.

3.2. Alat dan Bahan

Alat yang digunakan pada penelitiaan ini adalah reaktor perengkahan,

kondensor, alat Pemurnian, termokopel 400oC, pressure gauge, kompor gas dan

tabung gas LPG 3 kg, piknometer, viskometer Ostwald, bulb, stopwatch, gelas

ukur, dan timbanga

Gambar 1. Reaktor Sederhana Perekahan

Sedangkan bahan yang dipakai adalah sampah plastik (HDPE, LDPE, PP

dan PET), katalis zeolit alam Bayah-Banten,air, dan Larutan NaOH 0,5 N.

Gambar 2. Rangkaian Alat Perengkahan Sampah Plastik

3.2 Metode Penelitian

Adapun tahap-tahap yang dilakukan pada penelitian ini adalah diawali

dengan persiapan bahan baku limbah plastik (HDPE, LDPE, PP, dan PET),

dilanjutkan dengan persiapan katalis zeolit alam Bayah Provinsi Banten, dan

dilanjut dengan proses pembuatan minyak bakar dari limbah plastik.

3.3 Prosedur Penelitian

Prosedur penelitian ini terdiri dari 3 tahapan, yaitu persiapan bahan baku,

persiapan katalis dan pembuatan minyak bakar.

Pada persiapan bahan baku, yang dilakukan adalah menyiapkan bahan baku

plastik (LDPE, HDPE, PP dan PET) kemudian membersihkannya dan memotong

sampah plastik tersebut hingga berukuran 5 x 5 cm.

Pada persiapan katalis, yag dilakukan adalah menyiapkan katalis zeolit alam

Bayah. Zeolit alam Bayah tersebut dihancurkan agar ukurannya menjadi kecil

sehingga akan memberikan luas permukaan yang besar dan reaksi akan berjalan

lebih cepat. Zeolit akan diaktivasi secara kimia dengan merendammenggunakan

larutan NaOH 0,5 Nselama 30 menit, kemudian akan dilakukan aktivasi fisika

dengan menggunakan oven pada temperatur 200oC selama 45 menit.

Pada pembuatan sampah plastik menjadi minyak bakar, yang dilakukan

adalah memasukkan bahan baku (HDPE, LDPE, PP dan PET) yang sudah

beukuran 5 x 5 cm sebanyak 300 gram ke dalam reaktor perengkahan. Zeolit yang

telah diaktivasi dimasukkan ke dalam reaktor sebanyak 100 gram. Perengkahan

dilakukan pada temperatur 200oC selama 2,5-3 jam. Perengkahan dilakukan agar

rantai karbon pada plastik terputus sehingga diperoleh rantai ikatan tunggal dan

panjang (C5-C12). Plastik yang telah melalui proses perengkahan akan menguap

dan masuk kedalam kondensor. Kondensor bertujuan untuk mengubah fase uap

menjadi cair. kondensor yang digunakan adalah kondensor dengan arah aliran co-

current sehingga proses pendinginan berlangsung cepat. Hasil keluaran kondensor

berupa minyak bakar akan dimurnikan dengan tempat pemurnian, dan akan

terlihat pemisahan antara air dan minyak, minyak berada pada bgian atas dan air

pada bagian bawah.Minyak bakar yang diperoleh akan dianalisa densitas dan

viskositasnya.

3.2.1 Analisis data

Analisa Viskositas

Analisa Viskositas dilakukan dengan viskometer ostwald,

penghitungannya menggunakan rumus sebagai berikut:

µ = K x t

Dimana :

µ = Viskositas (cSt)

K = Konstanta tabung viskometer (cSt/s)

t = Waktu alir sampel (s)

Analisa Densitas

Perhitungan densitas dilakukan dengan menggunakan piknometer,

penghitungan densitasn dengan menggunakan rumus di bawah ini :

𝜌 =𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎𝑃𝑖𝑘𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟𝑘𝑜𝑠𝑜𝑛𝑔+𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 −𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎𝑃𝑖𝑘𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟𝑘𝑜𝑠𝑜𝑛𝑔

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑃𝑖𝑘𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟

Analisa Yield

Yield adalah perbandingan antara produk yang diperoleh terhadap umpan

yang digunakan.

𝑌𝑖𝑒𝑙𝑑 =𝑀𝑜𝑙𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘

𝑀𝑜𝑙𝑈𝑚𝑝𝑎𝑛𝑥100%

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

Penelitian ini dibagi menjadi 3 tahap, yaitu persiapan bahan baku,

persiapan katalis dan proses perengkahan sampah plastik menjadi minyak bakar.

Minyak bakar yang telah terbentuk, akan dilakukan analisa sifat fisik dan kimia,

yaitu analisa densitas viskositas dan uji bakar. Minyak bakar yang terbentuk akan

dibandingkan dengan standar kerosin.

4.1. Perolehan Minyak bakar

Produk yang diharapkan dari penelitian ini minyak bakar. Adapun,

perolehan minyak bakarpada sampel HDPE adalah sebanyak 6ml, sampel LDPE

sebanyak 3 ml, sampel PP sebanyak 23 ml, dan sampel PET sebanyak 14 ml.

Penelitian ini dilakukan padatemperatur 200oC dan waktu 220 menit.

Pemilihan temperatur perengkahan berdasarkan pada beberapa faktor, yaitu

ketebalan dinding reaktorbaja dengan ketebalan 2 mm dan diameter 22 cm, hal ini

mempengaruhi transfer panas. Perengkahan plastik memerlukan temperatur yang

sangat tinggi agar komponen penyusun plastik terurai dan menjadi komponen

ringan C5-C12. Komponen ringan C5-C12 merupakan komponen penyusun dari

kerosin. Temperatur perengkahan minyak bakar berkisar dari 300-500oC. Pada

penelitian, temperatur perengkahan hanya 200oC karena akan diamati pengaruh

penambahan katalis terhadap temperatur perengkahan. Temperatur perengkahan

yang rendah menyebabkan perpindahan panas tidak berjalan secara optimum

karna ketebalan dinding reaktor, sehingga hasil perolehan minyak bakar kecil.

Dari 300 gram sampah plastik, diperoleh sebanyak 3-20 ml minyak bakar. Faktor

lain yang menyebabkan perolehan minyak bakar yiatu adanya sedikit celah pada

reaktor yang mempengaruhi tekanan didalam reaktor, tekanan di dalam reaktor

akan sama dengan tekanan atmosfer, celah pada reaktor juga menyebabkan gas

yang harusnya tekondensasai menjadi hilang terbuang.

Berdasarkan penelitian sampah plastik yang tebal akan menyebabkan

waktu perengkahan menjadi lama sehingga minyak bakar yang diperoleh sedikit,

hal ini karena ikatan silang (cross-linked) pada sampah plastik yang tebal yaitu

HDPE dan PP.

Tabel 2. Analisa Densitas, Viskositas, Uji Bakar, Warna Minyak dari Kerosin dan

Minyak Bakar

Parameter Nilai

Kerosin HDPE LDPE PP PET

Densitas (g/ml) 0.7-0.83 0.95 0.68 0.87 0.98

Viskositas

(mm2/s) Cair 0.62 0.82 0.76 0.74

Uji Bakar Nyala Api

Baik

Nyala

Api Baik

Nyala Api

Baik

Nyala Api

Baik

Nyala Api

Baik

Warna Minyak Kekuningan Bening Bening

Kekuningan Kekuningan Bening

4.2. Analisa Densitas Minyak bakar

Densitas adalah perbandingan antara bobot dan volume suatu bahan pada

temperatur tertentu, densitas dipengaruhi oleh berat molekul suatu senyawa,

karena berat molekul yang besar akan menyebabkan densitas yang besar pula.

Menurut SNI-06-5-3506-1994, mutu kerosin yang baik adalah 0,83 g/ml.

Berdasarkan analisa densitas yang diperoleh, densitas minyak bakar yang

mendekati kerosin adalah 0,873 g/ml dengan bahan baku PP (polypropylene).

4.3. Analisa Viskositas Minyak bakar

Viskositas biasa pula disebut dengan kekentalan. Viskositas menunjukkan

mudah tidaknya suatu fluida dapat mengalir. Semakin tinggi viskositas bahan

bakar akan menyebabkan kerusakan pada alat diesel karena bahan bakar yang

kental akan menyumbat bagian dari alat diesel dan dapat menimbulkan kerak.

Pada minyak bakar ini, viskositas yang rendah akan semakin baik, Pada

Tabel 2 ditunjukkan bahwa viskositas minyak bakar terendah yaitu dengan

menggunakan bahan baku HDPE sebesar 0,616 mm2/s.

4.4. Uji Bakar Minyak Bakar

Uji bakar hasil nyala api pada minyak bakar dari perekahan limbah plastik

HDPE, LDPE, PP, dan PET adalahbaik dan tahan lama, sedangkan nyala

berwarna merah kekuningan (sama seperti kerosin).

5. KESIMPULAN

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:

1. minyak bakar ini mempunyai karakteristik yang hampir sama dengan kerosin

2. Pada temperatur perengkahan 200oC jenis plastik PP memperoleh densitas

paling mendekati yaitu 0,873 g/ml.

3. Yield yang dihasilkan belum maksimal akibat ketebalan dinding reaktor dan

adanya celah kecil didalam reaktor.

4. Dengan bahan baku sebanyak 300 gram dan katalis 100 gram, mampu

menghasilkan minyak bakar sebanyak 3-20 ml minyak bakar.

UCAPAN TERIMA KASIH

Terimakasih banyak kepada Tuhan Yang Maha Esa, orang tua, dosen

pembimbing, peneliti dan kepada semua pihak yang membantu.

DAFTAR PUSTAKA

Arifin M dan Harsodo, 1991.Zeolit alam, potensi, teknologi, kegunaan dan

prospeknya di Indonesia. Pusat penelitian dan pengembangan teknologi

mineral.

Azizah. 2009. Plastik. www.wikipedia.org

Bachriansyah, S. 1997. Identifikasi Plastik Makalah Pelatihan teknologi

Pengemasan Industri Makanan dan Minuman. Bogor: Departemen

Perindustrian dan Perdagangan.

Billmeyer. 1971.Textbook of Polymer Science.a

Chandra, Budiman, Dr.2007. Pengantar kesehatan lingkungan. Jakarta: penerbit

buku kedokteran.

Flanigen 1981 dalam Harben dan Kuzvart. 1996. Industrial minerals: a global

geology. London: Industrial minerals information.

Haag, W.O. 1994. Catalyst Design-progress and perspectives. Newyork: John

Wiley

Hadiwiyoto. 1983. Teknologi pengolahan hasil perikanan. UGM: Yogyakarta

Hay, R. L. 1966.Zeolites and zeolitic reactions in sedimentary rocks.

Joo and Guin. 1997. Hydrocracking of a plastics pyrolysis gas oil to naphtha.

Energy and fuel

Sariman dkk pptm. 1996. Pemanfaatan zeolit untuk bahan katalis dan pengolahan

limbah skala pilot. Bayah: Pusat penelitian dan pengembangan teknologi

mineral.

Tchobanoglous, et al. 1993. Integrated solid waste management. McGraw-Hill.

Newyork.

Biodata Anggota

A. Identitas Diri

1 Nama Lengkap (dengan Gelar) Mutia Amyranti

2 Jenis Kelamin P

3 Program Studi S1 Teknik Kimia

4 NIM 3335121824

5 Tempat dan Tanggal Lahir Tangerang, 25 Januari 1995

6 E-mail [email protected]

7 Nomor Telepon/HP 085714539618

B. Riwayat Pendidikan

SD SMP SMA

Nama Istitusi SD Negeri

Cicayur 1

SMP Negeri 1

Cisauk

SMA Negeri 28

Kab.Tangerang

Jurusan IPA

Tahun Masuk-

Lulus

2000-2006 2006-2009 2009-2012

C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presntaation)

No Nama Pertemuan

Ilmiah/Seminar

Judul Artikel Ilmiah Waktu dan

Tempat

Biodata Anggota

A. Identitas Diri

1 Nama Lengkap (dengan Gelar) Ahmad Nahudin

2 Jenis Kelamin L


4 NIM 3335120824

5 Tempat dan Tanggal Lahir Serang, 26 Desember 1994


7 Nomor Telepon/HP 087871237677

B. Riwayat Pendidikan

SD SMP SMA


Salatuhur

MTS Negeri

Anyer

SMA Negeri 1

Anyer

Jurusan IPA

Tahun Masuk-

Lulus

2000-2006 2006-2009 2009-2012


No Nama Pertemuan

Ilmiah/Seminar


Tempat

Biodata Anggota

A. Identitas Diri

1 NamaLengkap (denganGelar) CecepSaripudin

2 JenisKelamin L


4 NIM 3335132597

5 TempatdanTanggalLahir Pandeglang, 31Januari 1995


7 NomorTelepon/HP 087771473341

B. RiwayatPendidikan

SD SMP SMA


Panimbang Jaya 3

SMP Negeri 1

Panimbang

SMA Negeri 2 Kota

Serang

Jurusan IPA

Tahun Masuk-

Lulus

2001-2007 2007-2010 2010-2013


No Nama Pertemuan

Ilmiah/Seminar


Tempat

Mutia Amyranti Untirta Pkmai

Documents

Transcript of Mutia Amyranti Untirta Pkmai