Laporan Tugas Akhir Pembuatan Alat Pirolisis Limbah Plastik LDPE untuk Menghasilkan Bahan Bakar Cair dengan Kapasitas 3 Kg/Batch BAB III METODOLOGI

Transkripsi

1 digilib.uns.ac.id 8 BAB III METODOLOGI A. ALAT DAN BAHAN 1. Alat yang digunakan : a. Las listrik f. Palu b. Bor besi g. Obeng c. Kunci pas/ring h. Rol pipa d. Tang i. Gergaji besi e. Kunci L j. Alat pemotong plat 2. Bahan pembuatan alat pirolisis : a. Plat besi b. Lem red silikon c. Sekrup d. Pipa besi ¾ inch e. Pipa besi 2 inch f. Termocouple g. As besi 3. Bahan percobaan : a. Sampah plastik jenis LDPE b. Sampah daun B. LOKASI PEMBUATAN Pembuatan alat pirolisis ini dikerjakan oleh bengkel RND Development yang beralamat di perumahan Fajar Indah Surakarta. Kemudian alat di modifikasi di bengkel Hasrat Kerja yang beralamat di Jl.

2 digilib.uns.ac.id 9 Setia Budi No.29 Gilingan Surakarta. Sedangkan pengoperasian alat di sebelah timur gedung VI Universitas Sebelas Maret Surakarta. C. SPESIFIKASI ALAT 1. Tutup kolom pirolisis Bahan Diameter Tinggi Tebal Diameter pipa gas keluar Panjang pipa gas keluar : Plat besi : 50 cm : 15 cm : 0,5 mm : ¾ inch : 200 cm 2. Kolom pirolisis Bahan Kapasitas Diameter Tinggi Tebal : Plat Besi : 3 kg : 50 cm : 100 cm : 0,5 mm 3. Furnace Bahan Kapasitas Tinggi furnace Tinggi bodi dalam Diameter bodi dalam Tinggi bodi luar Diameter bodi luar : MS Steel : 4 kg : 46 cm : 18 cm : 50 cm : 38 cm : 56 cm

3 digilib.uns.ac.id 10 Tinggi pipa pemanas : 30 cm Diameter pipa pemanas : 2 inch Diameter lubang angin : 13 cm Diameter pipa blow down : ½ inch Tebal : 3 mm 4. Angsang tempat bahan bakar Bahan : As besi Diameter As besi : 8 mm Diameter angsang : 55 cm 5. Kondensor Bahan Kapasitas tangki Diameter tangki Tinggi tangki Panjang koil Diameter koil : Seng : 116 liter : 45 cm : 76 cm : 730 cm : ¾ inch D. LANGKAH KERJA Pembuatan alat Pembuatan tutup kolom pirolisis a. Memotong plat besi sepanjang 160 cm x 20 cm. b. Membuat plat besi menjadi kerucut dengan diameter 50 cm dengan cara diklem. c. Membuat flanges dengan cara dikenteng bagian bibir bawah dari tutup dengan lebar flanges 2 cm. d. Melubangi flanges dengan cara dibor. e. Memasang termocouple.

4 digilib.uns.ac.id 11 f. Memasang sambungan pipa. Pembuatan kolom pirolisis a. Memotong plat besi sepanjang 160 cm x 105 cm. b. Membuat plat besi menjadi tabung berdiameter 50 cm dengan cara diklem. c. Membuat flanges dengan cara dikenteng bagian bibir bawah dan atas dari kolom pirolisis dengan lebar flanges masing-masing 2 cm. d. Melubangi flanges dengan cara dibor. e. Melapisi bagian luar kolom pirolisis dengan asbes pita. Pembuatan furnace a. Memotong MS Steel sepanjang 157 cm x 18,5 cm untuk pembuatan bodi dalam menggunakan cutting plasma/blender. b. Memotong MS Steel sepanjang 170 cm x 38,5 cm untuk pembuatan bodi luar menggunakan cutting plasma/blender. c. Menggrenda sisi plate. d. Mengerol plate (banding) kemudian dilas. e. Membuat ring flanges dengan diameter 50 cm dan lebar sayap 4 cm kemudian dilubangi dengan cara dibor sebanyak 16 lubang. f. Mengelas ring flanges dengan bodi dalam. g. Membuat lubang udara dengan diameter 13 cm. h. Mengelas lubang udara dengan bodi luar. i. Mengelas pipa blow down dengan bodi luar. j. Mengecat hasil furnace. Pembuatan angsang tempat bahan bakar a. Memotong as besi sesuai ukuran untuk pembuatan bodi dalam menggunakan cutting plasma/blender.

5 digilib.uns.ac.id 12 b. Mengelas antara row dan kolom. Pembuatan kondensor a. Membuat koil dengan panjang cara mengulir pipa berdiameter ¾ inch dan panjang 730 cm. b. Memasang pipa keluaran koil didalam tangki kondensor. E. GAMBAR DESAIN ALAT PIROLISIS

6 digilib.uns.ac.id 13 Gambar III.1 Desain Alat Pirolisis Keterangan : 1. Lubang penyuplai udara 2. Furnace 3. Kolom pirolisis 4. Pipa penghubung ¾ 5. Koil pendingin 6. Tangki kondensor

7 digilib.uns.ac.id Gambar III.2 Kolom Pirolisis Tampak Depan Keterangan : 1. Pintu bahan bakar 2. Lubang penyuplai udara 3. Furnace 4. Kolom pirolisis

8 digilib.uns.ac.id Termokopel 6. Pipa penghubung ¾ 7. Lubang skrup 4 Gambar III.3 Desain Kolom Pirolisis Keterangan : 1. Lubang penyuplai udara 2. Furnace 3. Kolom pirolisis 3

9 digilib.uns.ac.id Pipa penghubung ¾ 1 Gambar III.4 Kolom Pirolisis Tampak Atas

10 digilib.uns.ac.id 17 Keterangan : 1. Pipa furnace 2 1 Gambar III.5 Angsang Bahan Bakar

11 digilib.uns.ac.id 18 Keterangan : 1. As besi 2 1 Gambar III.6 Desain Kondensor Keterangan : 1. Tangki kondensor 2. Koil pendingin

12 digilib.uns.ac.id 19 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. HASIL A.1.DESAIN ALAT PIROLISIS Gambar IV.1 Rangkaian Alat Pirolisis Alat pirolisis dibuat dengan sistem batch agar penggunaannya praktis dan sederhana. Bahan yang dipilih untuk pembuatan kolom pirolisis adalah plat besi dengan tebal 0,5 mm karena bahan ini cukup murah dan tahan terhadap panas tinggi. Kolom pirolisis ini dibuat dengan tinggi 100 cm dan diameter 50 cm. Kolom ini mempunyai tutup dengan tinggi 15 cm dan diameter 50 cm yang dilengkapi dengan termocoupel untuk mengetahui suhu operasi. Furnace dibuat menggunakan bahan MS steel dengan tebal 3 mm karena bahan ini cukup tebal dan tahan panas tinggi. Selain itu furnace

13 digilib.uns.ac.id 20 mengalami kontak langsung dengan api sehingga menggunakan bahan yang lebih tebal agar tidak mudah terjadi degradasi pada plat. Furnace dibuat dengan tinggi 46 cm yang dibagi menjadi dua bagian yaitu bodi dalam yang berfungsi sebagai alas kolom pirolisis dan bodi luar sebagai tungku pembakaran. Untuk diameter bodi dalam 50 cm dan tinggi 18 cm sedangkan diameter bodi luar 56 cm dan tinggi 38 cm. Pada bodi dalam dilengkapi dengan 5 buah pipa besi berukuran masing-masing 2 inch dengan tinggi 30 cm yang terhubung dengan kolom pirolisis. Hal ini ditujukan untuk memperluas bidang kontak panas, sehingga panas pembakaran merata dan proses pirolisis plastik lebih cepat. Pada bagian samping bodi luar terdapat lubang udara agar sampah daun bisa terbakar maksimal, serta pintu kecil untuk memasukan sampah daun sebagai bahan bakar. Selain itu juga dilengkapi dengan angsang berdiameter 55 cm sebagai tempat bahan bakar. Angsang ini dibuat menggunakan bahan as besi berdiameter 8 mm. Untuk pembuatan kondensor menggunakan tangki berbahan seng dan dilengkapi dengan koil. Kondensor ini dibuat dengan tinggi 76 cm dan diameter 45 cm serta panjang pipa koil 730 cm. A.2. PENGOPERASIAN ALAT PIROLISIS Untuk pengoperasian alat pirolisis dilakukan langkah-langkah sebagai berikut : 1. Persiapan bahan baku a. Mengumpulkan sampah plastik dari lingkungan sekitar. b. Memisahkan antara sampah plastik yang kering dan sampah plastik yang basah. c. Untuk sampah plastik yang masih basah dijemur di bawah terik matahari antara 1-2 hari. d. Kemudian menimbang sampah plastik kering sebanyak 3 kg.

14 digilib.uns.ac.id 21 e. Mengumpulkan sampah daun dari lingkungan kampus. f. Memisahkan antara sampah daun yang kering dan sampah daun yang masih basah. g. Untuk sampah daun yang masih basah dijemur di bawah terik matahari antara 1-2 hari. h. Kemudian menimbang sampah daun kering sebanyak ±40 kg. 2. Pengoperasian alat pirolisis a. Pertama sampah plastik dicacah dan dimasukkan dalam kolom pirolisis. b. Melapisi flanges dengan red silikon. c. Menutup kolom pirolisis dan memasangkan sekrup. d. Menghubungkan kolom pirolisis dengan kondensor menggunakan pipa keluaran gas. e. Memastikan semua sekrup terpasang rapat agar tidak terjadi kebocoran. f. Menyalakan tungku dengan bahan bakar sampah daun. g. Suhu yang tercapai dari hasil pirolisis <200ºC. h. Lalu hasil dari pemanasan diuapkan dan diembunkan dengan kondensor dan ditampung dalam tabung penadah. 3. Pembersihan kolom pirolisis a. Menghentikan pembakaran. b. Membuka tutup blow down untuk mengeluarkan cairan sisa proses pirolisis. c. Membuka tutup kolom pirolisis untuk mengetahui adanya kerak. d. Jika terdapat kerak maka melepas kolom dari furnace kemudian membersihkan kerak tersebut.

15 digilib.uns.ac.id 22 A.3. PENGUJIAN HASIL A.3.1. PENGUJIAN ALAT PIROLISIS Pengujian kolom pirolisis dilakukan pada tanggal 7-17 Juni 2013 di timur gedung VI. Pengujian kolom pirolisis ini menggunakan bahan baku dengan berbagai macam jenis plastik. Hasil pengoperasian kolom pirolisis tersebut dapat dilihat pada tabel IV.1 - IV.3 Tabel IV.1 Kondisi operasi pirolisis plastik jenis LDPE (plastik bening), No Waktu (menit) LDPE (plastik hitam) dan jenis PP sebagai fungsi waktu operasi Suhu ( C) LDPE (plastik bening) Keterangan LDPE (plastik hitam) Suhu ( C) Keterangan Keluar asap melalui pipa hasil 40 Keluar asap melalui pipa hasil Suhu ( C) PP Keterangan 40 Keluar asap melalui pipa hasil Keluar hasil Keluar hasil 120 Keluar hasil

16 digilib.uns.ac.id Sudah tidak keluar hasil Sudah tidak keluar hasil Sudah tidak keluar hasil Hasil 618 ml/3kg 603 ml/3kg 1187 ml/3kg 206 ml/kg 201 ml/kg 395,67ml/kg Sampah 37 kg 38 kg 40 kg A.3.2. PENGUJIAN PRODUK PIROLISIS Asap cair yang dihasilkan proses pirolisis ini masing-masing dimasukkan ke dalam botol dan ditutup rapat untuk dilakukan analisis di laboratorium Pusdiklat Migas Cepu untuk diketahui karakteristik asap cair tersebut. Hasil dari analisis tersebut adalah sebagai berikut Tabel IV.2 Hasil Analisis Minyak Dari Bahan Baku Plastik Bening (Polyethylene) No. JENIS UJI SATUAN 1. Densitas pada 30 o C 2. Densitas pada 15 o C 3. Spesific Grafity 60/60 o F METODE ASTM/IP kg/m 3 ASTM D-1298 kg/m 3 ASTM D-1298 ASTM D-1298 HASIL Pirolisis Pertasol C B Bensin Kerosin ,7433 0,75 0,72 0,81 4. Warna ASTM ASTM D ,5 1,5 0,5 2,5 5. o API Gravity 60 o F 58,88 54,87 66,96 40,3 6. Flash Point ºC ASTM D ,5 7. Pour Point ºC ASTM D Distillasi : ASTM D-86 IBP ºC

17 digilib.uns.ac.id 24 FBP ºC Vicositas cp ASTM D-445 0,673 0,670 0,5 1, Kadar Air, % Volume Dari analisis yang telah dilakukan jenis minyak tersebut merupakan jenis minyak Pertasol C B. % vol ASTM D B. PEMBAHASAN Alat pirolisis ini terdiri dari kolom pirolisis yang terhubung dengan furnace dan dilengkapi dengan kondensor. Kolom dan furnace dihubungkan oleh flanges, sehingga dapat dilepas untuk membersihkan kerak yang menempel pada pipa-pipa furnace yang terdapat di bodi dalam. Pendingin pada proses pirolisis sampah plastik menggunakan kondensor yang berupa tangki berbahan seng dan dilengkapi pipa koil. Media pendingin pada kondensor ini adalah air. Alat pirolisis ini sudah bisa menghasilkan bahan bakar cair dari sampah plastik. Pengujian alat pirolisis ini menggunakan bahan baku sampah plastik jenis LDPE (plastik bening), LDPE (plastik hitam) dan PP dengan massa masing-masing 3 kg. Bahan bakar yang digunakan adalah sampah daun kering. Alasan menggunakan sampah daun kering untuk bahan bakar adalah sampah daun kering mudah didapatkan dan tidak perlu mengeluarkan biaya untuk mendapatkannya. Selain itu dapat mengurangi sampah daun kering yang ada di lingkungan dan dapat menaikkan nilai guna dari sampah daun kering tersebut. Akan tetapi sampah daun kering mempunyai kelemahan yaitu panas yang dihasilkan dari pembakaran sampah daun kering kurang stabil, serta memerlukan jumlah yang banyak untuk pemanasan pada proses pirolisis sampai keluar produk. Keunggulan dari alat pirolisis ini adalah terdapat flanges yang menghubungkan antara kolom pirolisis dan furnace, sehingga dapat dilepas

18 digilib.uns.ac.id 25 untuk membersihkan kerak yang menempel pada pipa-pipa furnace di bagian bodi dalam.. Selain itu alat ini memiliki prospek kedepan cukup baik. Ketika terjadi kelangkaan bahan bakar alat ini masih bisa beroperasi. Hal ini dikarenakan bahan bakar yang digunakan adalah sampah daun kering. Selain itu pada furnace bagian bodi dalam terdapat 5 pipa yang maing-masing memiliki tinggi 30 cm dan diameter 2 inch. Pipa-pipa ini berfungsi untuk memperluas permukaan perpindahan panas pada kolom pirolisis. Hal ini ditujukan agar proses pemanasan di kolom pirolisis optimal. Prinsip kerjanya adalah api dari pembakaran sampah daun kering masuk ke dalam pipa-pipa tersebut. Sehingga pemanasan dalam kolom pirolisis merata. Kekurangan dari alat pirolisis ini adalah dalam pengoperasiannya belum bisa mencapai suhu maksimal yang ditarget antara , sehingga produk yang dihasilkan berwarna keruh. Bahan untuk pembuatan kolom pirolisis terlalu tipis yaitu 0,5 mm sehingga mudah terdegradasi di flanges yang akan mengakibatan kebocoran. Karena isolasi pipa yang kurang baik, maka ada sebagian produk yang sudah mengembun pada pipa pengeluaran sebelum masuk ke kondensor. Selain itu alat ini hanya bisa dioperasikan diruangan terbuka, karena pengoperasian alat pirolisis ini menghasilan asap yang cukup banyak. Terutama asap dari pembakaran sampah daun yang digunakan sebagai bahan bakar. Jika terjadi kebocoran pada flanges dapat diminimalisir dengan menggunakan lem red silikon yang harganya terjangkau. Namun lem red silikon hanya dapat digunakan dalam sekali operasi saja. Sehingga setiap akan mengoperasikan alat pirolisis ini, flanges harus diberi lem red silikon lagi. Kaki penyangga pada angsang bahan bakar kurang tinggi, sehingga abu sampah daun menumpuk di angsang. Hal ini mengakibatkan pembakaran

19 digilib.uns.ac.id 26 kurang maksimal karena dalam furnace penuh dengan abu pembakaran.sampah daun. Untuk memperpanjang umur pemakaian alat pirolisis, maka dilakukan perawatan. Dengan adanya perawatan diharapkan alat pirolisis dapat selalu dalam kondisi siap pakai dan bekerja dengan baik. Pemeliharaan alat pirolisis ini mencakup seluruh rangkaian dan komponen-komponennya : 1. Kolom pirolisis Hal yang perlu diperhatikan adalah : Memeriksa flanges bagian atas (sambungan antara tutup dengan kolom) dan bawah (sambungan antara furnace dengan kolom) untuk menghindari adanya kebocoran. Mengganti asbes pita yang sudah rusak untuk mengurangi panas yang 2. Furnace hilang kelingkungan. Hal yang perlu diperhatikan adalah membersihkan kerak yang dihasilkan setelah proses, terutama pada pipa pemanas dibagian atas furnace. 3. Kondensor Hal yang perlu diperhatikan adalah : Mengganti air pendingin setiap akan mengoperasikan kondensor. Memeriksa lubang keluar koil pada bagian bawah tangki agar tidak terjadi kebocoran. Alat pirolisis ini beroperasi mencapai suhu C selama 3-4 jam. Pada menit ke-75 sudah mengeluarkan produk berupa minyak hasil pirolisis sampah plastik tersebut. Dari hasil pengoperasian alat tersebut didapatkan volume produk untuk jenis LDPE (plastik bening) sebesar 618 ml/3kg, LDPE (plastik hitam) sebesar 603 ml/3kg dan PP sebesar 1187 ml/3kg. Dari data yang diperoleh, volume produk yang dihasilkan paling banyak adalah dari pirolisis sampah plastik jenis PP. Hal itu dikarenakan

20 digilib.uns.ac.id 27 sampah plastik jenis PP mengandung sedikit bahan additive dibandingkan dengan sampah plastik jenis LDPE baik plastik bening maupun plastik hitam. Sedangkan produk yang dihasilkan paling sedikit adalah dari pirolisis sampah plastik LDPE (plastik hitam). Hal itu dikarenakan bahan additive yang terkandung dalam LDPE lebih banyak sebesar 69% sedangkan bahan additive yang terkandung dalam PP sebesar 38%. Produk pirolisis sampah plastik dianalisa di laboratorium Pusdiklat Migas Cepu. Karena keterbatasan waktu dan biaya, analisa yang dilakukan hanya produk pirolisis sampah plastik jenis LDPE (plastik bening). Produk pirolisis sampah plastik jenis LDPE (plastik bening) ini bisa dijadikan sebagai bahan bakar. Fraksi bahan bakar dari produk pirolisis sampah plastik jenis LDPE (plastik bening) ini lebih berat daripada gasolin dan lebih ringan daripada kerosin. Tetapi jika dibandingkan dengan gasolin, kerosin dan pertasol C B, karakteristik produk pirolisis sampah plastik jenis LDPE (plastik bening) mendekati pertasol C B. Hal ini ditunjukkan oleh hasil analisa produk pirolisis sampah plastik jenis LDPE (plastik bening) yang dilakukan di laboratorium Pusdiklat Migas Cepu.