RANCANGBANGUN MESIN PENCACAH SAMPAH dan LIMBAH PLASTIK

Transkripsi

1 RANCANGBANGUN MESIN PENCACAH SAMPAH dan LIMBAH PLASTIK Yuli Yetri 1) Hendri Sawir 2) Rahmi Hidayati 1) 1 ) Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Padang, Padang 2) Sekolah Tinggi Teknologi Industri Padang (STTIND), Padang yuliyetriyetriyetri@yahoo.com Abstrak Limbah plastik jumlahnya semakin lama semakin banyak, untuk itu diperlukan pemanfaatan limbah tersebut dengan langkah mendaur ulang menjadi produk lain dalam bentuk butiran sebelum diolah lanjut menjadi biji pellet dan proses injection moulding menghasilkan produk seperti alat rumah tangga, alat olah raga dan lainlain. Untuk diolah menjadi bentuk butiran tersebut diperlukan mesin pencacah plastic dan mesin pengolah biji plastik. Untuk itulah kami Tim pengabdian masyarakat membuat kegiatan Iptek Bagi Masyarakat (IbM) dengan tujuan untuk memberikan pengetahuan dan keterampilan untuk mengolah sampah plastik. Serta untuk mewujudkan harapan pengelola Bank Sampah untuk mempunyai mesin pengolah plastik agar masalah sampah plastik dapat tertanggulangi. Berkat usaha kerjasama Tim pengabdian masyarakat dan kelompok usaha Bank Siput Bisa serta Polak Sikerey akhirnya mesin pencacah plastik dan mesin pembuat biji plastik bisa dimiliki. Dengan mengecilnya ukuran sampah plastik dapat mengefisiensikan pengepakan dan pengiriman untuk proses pengolahan selanjutnya. Sampah plastik yang telah terurai oleh mesin dapat diolah kembali menjadi bahan baku pembuatan biji plastik atau plastik. Melalui rancangan pembuatan mesin ini, efektifitas kegiatan pengepakan dan pengiriman yang dilakukan oleh pengumpul sampah dapat terbantu dan berdampak positif dan efisien. Keinginan yang sangat besar untuk menjadikan kegiatan Bank Sampah ini sebagai pelopor atau pilot proyek yang nantinya bisa dijadikan percontohan bagi kecamatan lain agar bisa meneruskan kegiatan serupa.. Kata Kunci: Pencacah plastik, limbah plastik, biji plastik 1. Pendahuluan Sampah plastik jumlahnya semakin lama semakin bertambah, dari 825 ton tahun 2006 meningkat 1038,5 ton pada tahun 2008 (Depperin 2009). Jumlah tersebut akan meningkat di tahun-tahun mendatang, yang peningkatannya sekitar 10% pertahun. Secara umum agar suatu limbah plastik dapat diproses oleh suatu industri, antara lain limbah harus dalam bentuk tertentu seperti butiran, biji/pellet, serbuk, pecahan (Anonim, 2009). Untuk itu diperlukan beberapa mesin yang saling berhubungan, seperti mesin pencacah, mesin pembuat pellet dan mesin injection moulding, namun ketiga mesin tersebut hanya mampu dimiliki oleh industri menengah dan besar. Untuk industri kecil umumnya mereka menggunakan mesin pencacah untuk mendapatkan plastik dalam bentuk serpihan /butiran, dan kemudian serpihan ini yang dijual ke industri menengah dan besar. Disisi lain dari survey lapangan di Sumatera Barat dan khususnya di Kota Padang, lebih ±80% industri pengolahan limbah plastik adalah industri kecil. Sampah yang berserakan di sekitar kita bisa menjadi sumber masalah, Entah itu penyakit atau pun persoalan sosial. Permasalahan sampah telah menjadi salah satu permasalahan yang utama di negeri ini, dimana volume dan cara penanggulangannya menjadi permasalahan yang belum terpecahkan dengan baik. Banyaknya sampah di kota-

2 kota disebabkan karena penduduk semakin hari semakin bertambah dan juga pola hidup masyarakat yang tingkat kesadaran terhadap kebersihannya masih rendah. Berbagai jenis sampah dapat kita temukan dengan mudah disekitar kita terutama sampah anorganik yang tidak bisa membusuk dan dapat mencemari lingkungan. Pembungkus makanan, pembungkus produk rumah tangga dan kemasan minuman menggunakan bahan dari plastik yang sisa pemakaiannya menjadi masalah utama kebersihan lingkungan. Botol kemasan minuman yang terbuat dari plastik atau disebut juga dengan Polyethylene Terephthalate (PET) menjadi salah satu jenis sampah yang mengganggu lingkungan, yang sebenarnya dapat menjadi sampah komersial yang dapat berguna lagi dan memiliki nilai jual apabila diolah dengan benar. Untuk itu diperlukan alat/mesin pengolah yang tepat guna dan inovatif yang dapat mereduksi ukuran sampah menjadi produk ukuran yang dapat dijadikan bijih plastik untuk bisa diproduksi ulang. Sebagian masyarakat di perkotaan melihat hal tersebut dapat dijadikan lahan pekerjaan yang dapat menghasilkan uang. Para pemulung yang mengumpulkan sampah plastik kemudian menjualnya ke pengumpul plastik dan selanjutnya pengumpul akan mengirimkan dan menjual sampah plastik tersebut ke pabrik daur ulang untuk diolah kembali menjadi bahan baku plastik. Biasanya di tempat pengumpul plastik yang dikumpulkan langsung dikirim dalam bentuk utuh tanpa diolah terlebih dahulu karena mereka tidak mempunyai alat untuk memperkecil ukuran plastik tersebut. Padahal pengiriman sampah plastik yang sudah diolah (dikecilkan dalam bentuk serpihan) akan mempermudah mereka dalam hal pengepakan dan pengiriman jika dibandingkan dengan plastik yang masih dalam bentuk utuh. Selain itu nilai jual plastik dalam bentuk serpihan akan lebih tinggi daripada sampah plastik yang masih utuh. Sampah plastik yang telah jadi serpihan kecil ini bisa didaur ulang menjadi bahan baku pembuatan plastik. Jika plastik yang sudah diolah (dihancurkan dalam bentuk serpihan) akan jauh lebih mudah dalam hal pengepakan dan pengiriman. Selain itu, nilai jualnya pun akan lebih tinggi daripada penjualan sampah plastik utuh. Sampah plastik serpihan ini bisa didaur ulang menjadi bahan baku pembuatan plastik. Permintaan terhadap bahan baku ini pun sangat besar sehingga pabrik pembuatan plastik sering kehabisan stok bahan baku. Dari hasil wawancara ke beberapa tempat pengumpul plastik, ada keinginan masyarakat untuk menguraikan plastik tersebut menjadi serpihan kecil sebelum dikirim ke pabrik daur ulang, akan tetapi karena mahalnya harga mesin tersebut banyak pengumpul plastik yang tidak mampu melakukannya. Melihat data dan kenyataan yang ada dilapangan kami tim pengabdian Politeknik Negeri Padang mencoba untuk merancang dan membuat mesin pengurai sampah plastik dengan proses penggilingan yang sederhana sehingga dapat mengefisienkan dalam pengepakan dan pengiriman sampah plastik dibandingkan pengiriman yang masih dalam bentuk utuh yang dirasakan tidak efisien. 2. Manfaat Karya Inovasi Teknologi

3 Perancangan dan pembuatan mesin giling sampah plastik ini diperuntukkan bagi industri kecil menengah kebawah, masyarakat, pengusaha, serta membantu sektor-sektor yang bergerak di bidang pengolahan sampah plastik. Disamping itu juga meningkatkan keinginan masyarakat dimulai dari sekolah dengan memberikan edukasi pada masyarakat untuk melakukan mengurangi produksi sampah, pengolahan, dan mendaur ulang. Mesin giling sampah plastik tersebut dapat mencapai hasil proses produksi diatas 15kg/jam. Dalam perancangan mesin giling sampah plastik ini, sebelumnya telah dilakukan survei di beberapa tempat untuk mendapatkan gambaran lengkap tentang sampah dan pengolahannya. 3. Tinjauan Pustaka Sampah/Limbah Plastik a b c d Gambar 1. Butiran plastik yang telah dicacah Keterangan: 1a. Bentuk butiran kasar (1,5 cm) 1b. Bentuk butiran halus (1 cm) 1c. Butiran yang telah diwarnai (merah) 1d. Butiran yang telah diwarnai (biru) Plastik adalah suatu produk kimia yang telah dikenal dan termasuk bagian polimer termoplastik, plastik menyebabkan masalah lingkungan yang semakin besar (Sumule, 2006). Adapun proses daur ulang tersebut melalui beberapa tahapan yaitu, proses penghancuran menjadi bagian-bagian yang lebih kecil berbentuk serpihan yang seragam berukuran 1-1,5 cm. Proses ini membutuhkan mesin pencacah dengan teknologi tepat guna. Bentuk dari serpihan plastik yang telah dihancurkan/dicacah seperti Gambar 1 di bawah ini. ( logam 2000). Tahap selanjutnya adalah mewarnai, dan pengeringan dilapangan. Untuk industri plastik skala menengah ke atas pada umumnya mereka sudah punya mesin pellet dan mesin Injection Moulding. Dengan mesin pellet ini plastik serpihan dapat dibuat dalam bentuk biji/pellet, begitu juga pellet plastik dapat diproses dengan mesin injection moulding menjadi bermacam-macam hasil plastik, seperti ember, piring plastik, botol minuman, tabungan plastik, dan lain-lain. 376

4 Sukatna (2007), mengatakan semua pabrik plastik daur ulang (recycling) membutuhkan plastik-plastik bekas (sampah plastik) baik dari kelompok film grade (sampah plastik lembaran kemasan makanan seperti : kantong gula, tepung, kantong belanja (kresek), kantong sampah, pembungkus tekstil, tas, garmen, pembungkus rokok, pembungkus baju/kaos, karung plastik, dan lain-lain), maupun dari non-film grade (botol air mineral, juice, saos, minyak goreng, kosmetik, shampoo, oli, tutup botol, krat botol, ember, mainan, tong sampah, container, pipa PVC, kabel listrik, selang air, plastik gelombang, dan lain-lain). Plastik-plastik tersebut sebagai bahan utama/campuran untuk diproses daur ulang menjadi biji/pellet plastik, sehingga dikenal dengan nama biji/pellet plastik daur ulang. Hal ini hanya untuk membedakan dengan biji plastik original (asli). Karena biji plastik asli sebagian besar masih impor, sehingga harganya cukup mahal (tergantung dolar dan harga minyak dunia). Maka biji/pellet plastik daur ulang dapat menjadi suatu alternatif, dengan harga yang sangat kompetitif. Dan tentu saja bisnis ini sangat prospektif. Tipe Mekanisme Alat Pencacah 1. Alat Pencacah Kompos Alat pencacah kompos (Gambar 2) merupakan salah satu alat yang dapat membantu dalam proses pembuatan kompos secara anaerob dengan bahan baku khususnya sampah organik dengan memperkecil ukuran (Sudrajat 2006). Gambar 2. Alat pencacah kompos (Sudrajat 2006) Sistem kerja alat ini pada dasarnya sama dengan gilingan martil (hammer mill). Menurut Kong Hwan Kim 1989 martil (hammer) pada mesin (hammer mill) berfungsi sebagai batang pemukul atau dapat juga diganti dengan batang pisau pemotong. Proses yang terjadi adalah bahan atau material seperti serat, dedaunan, sayuran dimasukkan ke dalam hammer mill yang berputar kemudian produk yang dihasilkan menjadi ukuran yang lebih kecil (size reduction). 2. Tub Grinders Tub grinder (Gambar 3) adalah alat khusus yang digunakan untuk memotong/membelah (chopping) kayu termasuk di dalamnya batang dan dedaunan dalam jumlah yang besar. Sistem kerja dari tub grinder ini adalah sistem kerja pisau pemotong (hammer mill) yang bergerak secara horizontal Gambar 3. Tub grinders (Robert 1995). 3. Crushing Crushing adalah alat pencacah yang banyak digunakan pada bahan-bahan

5 pertanian dan limbah-limbah padat yang bertujuan untuk memperkecil ukuran bahan, merusak struktur bahan untuk memudahkan pencacahan dan menghaluskan bahan dalam bentuk serbuk. a. Tipe Reel b. Tipe Slasher Gambar 5. Jenis-jenis pisau pemotong rumput (Mardison 2000). a b c Gambar 4. Sistem Crushing pada Bahan Pertanian dan Limbah Padat (Thieme, 1969) Keterangan: 4a. Pisau berputar secara horizontal pada satu poros (single roll) 4b. Pisau berputar secara horizontal dan tersusun pada dua poros (double roll) yang berputar berlawanan 4c. Alat pencacah terdiri dari palupalu yang tersusun secara melingkar, sambil berputar palupalu akan menghancurkan bahan secara berulang kali Tipe Pisau Pemotong Pisau pemotong rumput dibedakan menjadi dua berdasarkan tipe pisau pemotong yaitu pisau pemotong rumput tipe reel dan tipe slasher seperti pada Gambar 5. Pisau pemotong rumput tipe slasher terdiri dari satu bilah pisau yang digerakkan secara rotasi dengan kecepatan tinggi, sehingga menghasilkan daya pukul yang kuat untuk memotong rumput (Mardison 2000). Pisau pemotong rumput tipe reel memberikan hasil potongan rata pada bagian tajuk rumput yang dipotong sehingga tidak mengganggu pertumbuhan rumput. Pisau pemotong rumput tipe slasher memberikan hasil potongan yang tidak baik pada bagian tajuk rumput, di mana tajuk rumput bekas potongan jadi pecah dan hasil potongan tidak rata (Beard 1993). Gambar 6.Beberapa Metode Pemotongan (Sitkey 1986). Pemotongan Limbah Padat Proses mendaur ulang limbah padat pada umumnya dengan proses pengecilan ukuran bahan melalui proses pemotongan atau pencacahan. Secara umum gaya dan energi pemotongan bahan padat akan dipengaruhi oleh disain pisau, cara operasi, dan sifat bahan padat yang akan dipotong. Beberapa kajian 376

6 penggunaan mata pisau untuk pemotongan limbah padat, seperti limbah batang jagung (Prasad dan Gupta, 1975), rumput dan jerami (O Dogherty dan Gale, 1991 ; McRandall dan McNulty, 1978). 4. Metodologi Dalam pembuatan mesin giling sampah plastik ini digunakan jenis pisau potong Disc dari bahan lokal, dengan alasan tersedia dipasaran dan mudah memperolehnya serta tidak rumit dalam penggantian apabila sudah tumpul. Dengan bentuk pisau datar tersebut dan tersedia di pasaran akan membantu pemilik mesin untuk melakukan penggantian secara cepat. Dudukan pisau potong langsung dipasangkan dengan poros yang langsung digerakkan oleh motor bensin 5,5 Hp dan banyak tersedia di pasaran. 5. Bentuk Karya Inovasi Iptek Yang Ditawarkan a. Bentuk teknologi dengan Keterangan Komponen Gambar 7. Mesin giling sampah plastik 377

7 Bentuk teknologi dan keterangan komponen mesin giling sampah plastik dapat di lihat dalam Gambar 7. Seperti yang terlihat pada di bawah ini. Mesin giling sampah plastik tersebut menggunakan energi yang berasal dari motor bensin 5,5 HP dan material masukan berupa sampah plastik, keluaran dari mesin tersebut berupa serpihan plastik. Dalam pengerjaan mesin tersebut mampu mengurai sampah plastik kering dengan ketebalan 0,3 mm sampai 2 mm. Jika unjuk kerja mesin belum optimal dilakukan modifikasi untuk penyempurnaan. Parameter yang digunakan untuk mengevaluasinya adalah kapasitas, ukuran serpihan, dan mekanisme kerja mesin. Dalam hal ini dapat diketahui data perbandingan uji Uji Jenis sampah plastik Tabel 1. Data Proses Uji Coba Tebal Berat Waktu (mm) sampah untuk plastik mencaca (gr) h (menit) coba beberapa jenis sampah plastik seperti data dalam Tabel Hasil dan Pembahasan Dengan selesainya proses pembuatan kedua mesin tersebut dilakukan pengujian unjuk kerja mesin. Jika unjuk kerja mesin belum optimal dilakukan modifikasi untuk penyempurnaan. Parameter yang digunakan untuk mengevaluasinya adalah kapasitas, ukuran serpihan, dan mekanisme kerja mesin. Dalam hal ini dapat diketahui data perbandingan uji coba beberapa jenis sampah plastik seperti data dalam Tabel 1. Berat sampah yang dicacah (gr) 1 Cup 0, minuman 2 Cup minuman 0, ,8 3 Ember plastik 1, , ,2 4 Ember plastik Produksi /jam (kg) Tabel 2. Hasil Uji Coba Pencacahan Gambar plastik dalam keadaan utuh Gambar plastik dalam keadaan ter urai

8 b. Mekanisme kerja alat Mesin giling sampah plastik tersebut dirancang dengan sistem memotong, dimana material sampah plastik setelah dimasukkan akan dipotong oleh pisau potong kemudian akan keluar dalam bentuk uraian seperti terlihat dalam Gambar 8 dan Tabel 2. Dari hasil uji coba, didapat : untuk cup minuman dengan ketebalan 0,3 mm hasilnya tidak mencapai kapasitas yang diinginkan (20kg/jam) dikarenakan terlalu tipis sehingga sulit untuk terpotong. Sedangkan plastik dengan ketebalan 2mm dapat mencapai kapasitas mesinnya (21kg/jam). Sampah plastik Mesin Pengurai Penampung Plastik Ter Urai Gambar 8. Mekanisme kerja Mesin giling sampah plastik Dengan mengecilnya ukuran sampah plastik dapat mengefisiensikan pengepakan dan pengiriman untuk proses pengolahan selanjutnya. Sampah plastik yang telah terurai oleh mesin dapat diolah kembali menjadi bahan baku pembuatan biji plastik atau plastik. Melalui rancangan pembuatan mesin ini, efektifitas kegiatan pengepakan dan pengiriman yang dilakukan oleh pengumpul sampah dapat terbantu dan berdampak positif dan efisien. Dalam operasional pengolahan sampah plastik dengan mesin giling sampah plastik tersebut yang dilakukan selama 1 hari kerja yaitu 8 jam, dengan jumlah sampah plastik diperkirakan 15 kg/jam (120 kg) harga sampel (cup minuman) Rp.5000/kg. Dengan demikian jumlah harga sampah plastik Rp ,- setelah di proses jadi serpihan dapat dijual Rp /kg. (sumber harga diperoleh ketika melakukan studi banding di Jogjakarta dengan kementrian Lingkungan Hidup). Diperoleh harga

9 penjualan Rp ,- berarti setelah dilakukan pengurangan dengan biaya operasional diperoleh keuntungan Rp dengan B / C Ratio adalah: 1,64 jadi menguntungkan. 7. Hasil/Output Alat Dengan adanya mesin giling sampah plastik ini akan lebih efektif dan efisien dalam mengelola sampah di tingkat masyarakat. Masyarakat akan lebih tertarik untuk mengolah sampah terutama sampah plastik. Disamping itu juga bagi para pemulung telah dapat mengolah lebih jauh sampah plastik yang dikumpulkanya, berarti produksinya telah meningkat dan secara otomatis akan lebih meningkat juga pendapatanya. Dengan terkelolanya sampah plastik tersebut berarti : 1. Umur tempat pembuangan akhir (TPA) semakin panjang, karena sebagian sampah telah dikelola yaitu sampah plastik. 2. Mengurangi penumpukan sampah di TPS. 3. Tingkat efisiensi biaya pengangkutan sampah jadi meningkat, disebabkan jumlah sampah yang diangkut ke TPA semakin berkurang. 4. Kondisi sanitasi di perkotaan semakin baik akan berdampak pada kesehatan masyarakat. 5. Ikut serta mendukung program pengembangan Bank Sampah 6. Lingkungan akan semakin baik. Daftar Pustaka Ichlas.N, Junaidi Rancang Bangun Mesin Pencacah Plastik Untuk Meningkatkan Produktivitas Usaha Kecil Plastik Bekas. Laporan Program VUCER Dikti No Kontrak: 160 A / K3.1-PG / 2009 Ichlas. N Pengembangan Mesin Pencacah Sampah/Limbah Plastik dengan Metode Kombinasi Sistem Crusher dan Silinder Pemotong Tipe Reel. Laporan Penelitian AUPT dana BOPTN PNP tahun I. Kontrak: 443 / PL / LT 2014 Ichlas. N Pengembangan Mesin Pencacah Sampah/Limbah Plastik dengan Metode Kombinasi Sistem Crusher dan Silinder Pemotong Tipe Reel. Laporan Penelitian AUPT dana BOPTN PNP Tahun II. Kontrak: 443 / PL / LT 2015 Kanaka P.R. dan K. Thiupal Seedcane Cutting Machine. Indian Sugar. 41(2): Mardison Rancang Bangun Pisau Pemotong Rumput Tipe Reel dengan Menggunakan Paket Program CAD (Skripsi). Bogor. Fakultas Teknologi Pertanian Bogor.Institut Pertanian Bogor McRandall, D.M. dan P.B. McNulty Impact Cutting Behaviour of Forage Crops. J. Agric. Engng. Res Newman. G, Engineering Ekonomic Analysis, Third Edition, Binarupa Aksara Engineering Pres, Inc Pemerintah kota Padang, Bidang Pengelolaan Sampah. Prasad, J. Dan C.P. Gupta Mechanical Properties of Maize Stalk as Related to Harvesting. J. Agric. Engng. Res. 20: Seputar Sampah, Majalah Percik, Vol 5 tahun 1, Agustus Sitkey G Mechanics of Agricultural Material.Elsevier. Amsterdam.

10 Sudrajat Mengelola Sampah Perkotaan. Penebar Swadaya. Jakarta. Sukatna, 2005, Hasil Melimpah dari Plastik Sampah. Majalah Pengusaha Peluang Usaha dan Solusinya, pengusaha.com/2005 Sumule, Produk Teknologi Berwawasan Lingkungan. Staf Peneliti pada direktorat Pengkajian Ilmu Dasar dan Terapan, BPP Teknologi. ic data. Wahyu. K Desain Dan Kinerja Unit Pemotong Serasah Tebu Dengan Menggunakan Pisau Tipe Reel, (Tesis). Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Bogor. 374