TINJAUAN PUSTAKA. atau dibuat dari bahan asal batu bara, batu kapur, udara, air dan juga dari binatang

Transkripsi

1 TINJAUAN PUSTAKA Limbah Plastik Plastik adalah bahan sintetis yang berasal dari minyak mineral, gas alam, atau dibuat dari bahan asal batu bara, batu kapur, udara, air dan juga dari binatang dan tumbuh-tumbuhan. Sifat sifat plastik pada umumnya adalah sebagai berikut : 1. Tahan korosi oleh atmosfer ataupun beberapa zat kimia. 2. Berat jenisnya cukup rendah, sebagian mengapung dalam air, tetapi umumnya lebih berat. 3. Beberapa cukup ulet dan kuat, tetapi kekuatannya di bawah logam. Akan tetapi karena berat jenis plastik lebih rendah, didapatkan perbandingan yang menarik antara kekuatan dan berat. 4. Kebanyakan bahan termoplastik mulsi melunak pada suhu yang sangat rendah, sedikit mempunyai wujud yang menarik dan dapat diberi warna, ada juga yang trasparan (tanpa warna) (Amanto dan Daryanto, 2006) Plastik termasuk kelompok polimer, yaitu merupakan proses penggabungan (proses polomerisasi) dari monomernya, sedangkan monomer adalah senyawa kimia organik yang mempunyai kemampuan untuk berpolimerisasi dan ini tergantung dari jenis monomer yang akan bergabung (Wargadinata, 2002) Plastik adalah salah satu jenis makromolekul yang dibentuk dengan proses polimerisasi. Polimerisasi adalah proses penggabungan beberapa molekul sederhana (monomer) melalui proses kimia menjadi molekul besar 4

2 5 (makromolekul atau polimer). Plastik merupakan senyawa polimer yang unsur penyusun utamanya adalah Karbon dan Hidrogen. Untuk membuat plastik, salah satu bahan baku yang sering digunakan adalah Naphta, yaitu bahan yang dihasilkan dari penyulingan minyak bumi atau gas alam. Sebagai gambaran, untuk membuat 1 kg plastik memerlukan 1,75 kg minyak bumi, untuk memenuhi kebutuhan bahan bakunya maupun kebutuhan energi prosesnya (Surono, 2013) 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 ini adalah dengan mendaur ulang. Bahan plastik merupakan bahan organik yang tidak bisa terurai oleh bakteri. Dan alangkah baiknya jika limbah plastik tersebut dapat digunakan lagi dengan cara mendaur ulang dan dijadikan produk baru. Upaya pengelolaan daur ulang sampah plastik telah banyak dilakukan oleh pemerintah, seperti dengan menyediakan tempat sampah yang sudah dipecah menjadi beberapa kategori sampah (sampah basah dan sampah kering) (Vesilind et al, 2003). Limbah plastik yang ada pada saat ini pada umumnya hanya dibuang (disposal), landfill, dibakar atau didaur ulang (recycle). Limbah plastik jika diolah dengan cara yang tepat, karena plastik dapat menghasilkan hidrokarbon yang merupakan bahan dasar energi dan bahan kimia. Polyethylene sebagai bahan dasar pembuatan kantong plastik merupakan polimer termoplastik sehingga dapat terdegradasi dengan perlakuan termal. Metode perlakuan termal yang biasa digunakan salah satunya adalah pirolisis (Naimah, dkk, 2012).

3 6 Pengolahan sampah plastik menjadi bahan bakar cair dapat memberikan suatu solusi permasalahan limbah plastik yang selama ini menjadi masalah yang serius terhadap lingkungan. Untuk itu dalam penelitian ini dikembangkan alat pengolah limbah plastik sederhana berbasis teknologi pirolisis skala laboratorium. Selanjutnya dilakukan pengujian alat pada bahan baku limbah plastik yang mudah dijumpai dan dilanjutkan dengan analisis hasil proses tersebut (Naimah, 2012) Limbah plastik yang dapat menyebabkan pencemaran lingkungan dapat diolah menjadi energi. Proses perombakan limbah plastik menjadi energi dikenal dengan istilah cracking atau perengkahan yang terjadi pada plastik merupakan pemutusan ikatan rantai karbon penyusun plastik. Plastik tersusun atas molekul hidrokarbon yang berasal dari fraksi minyak bumi. Plastik mempunyai struktur paling sederhana adalah polyethylene (PE).umumnya susunanmolekul dari PE terdiri dari sekitar 1000 atom karbon didalam tulang punggungnya (Ermawati, 2011) Polietilen Polyethylene merupakan hasil reaksi polimerisasi dari monomer ethylene. Jika polimerisasi ethylene diproses pada tekanan tinggi akan menghasilkan Low Density Polyethylene (LDPE). Sebaliknya, pada tekanan yang relatif rendah akan menghasilkan Hight Density Polyethylene (HDPE) (Streptiadi, dkk, 2002) Polietilena dibagi menjadi produk massa jenis rendah (< 0,94 g/cm 3 ), dan produk massa jenis tinggi (> 0,94 g/cm 3 ). Perbedaan dalam massa jenis ini timbul dari strukturnya yakni : polietilena massa jenis tinggi secara esensial merupakan

4 7 polimer linear dan polietilena massa jenis rendah bercabang (Siburian dan Simbolon, 2008). Polietilen mempunyai ketahanan terhadap larutan kimiawi, selain itu ulet dan fleksibel dengan adanya pengaruh suhu. Mempunyai suhu pelunakan yang rendah dan dapat dicetak dalam bermacam-macam bentuk. Penggunaan pokok untuk isolasi listrik, alat-alat dapur, boneka, dan sebagai lembaran untuk pembungkus (Amanto dan Daryanto, 2006). HDPE (High Density Polyethylene) Plastik HDPE merupakan salah satu dari tipe plastik polyethylene, HDPE memiliki struktur yang sederhana dan pada dasarnya memiliki struktur rantai polimer yang lumayan panjang. Rantai polimer ini lebih mudah menyesuaikan diri dengan ikatan rantai lainnya, karena itu HDPE memiliki tingkat kristalinitas tertinggi dalam polyethylene. HDPE juga memiliki berat molekul yang cukup tinggi untuk memperoleh tingkat kristalinitas antara 70-95% (Andrady, 2003). HDPE memiliki kerapatan molekul yang lebih rapat dibandingkan dengan low density polyethylene (LDPE). HDPE juga memiliki kekakuan, ketahanan panas, dan permeabilitas dibandingkan dengan LDPE. HDPE diklasifikasikan sebagai homopolymers yang kaku, dan kopolimer yang lebih tahan terhadap kekuatan retak atau koyak. HDPE memiliki temperatur kerja mulai dari 212 o F sampai 220 o F di bawah kondisi beban rendah (PPC, 2009) PET (Polietilen Tereftalat) Polietilen tereftalat (PET) merupakan poliester linier yang bersifat termoplastik yang disintesis melalui proses esterifikasi asam tereftalat (TPA) dan

5 8 etilen glikol (EG) atau melalui proses transesterifikasi dimetil tereftalat (DMT) dan etilen glikol. PET banyak diaplikasikan penggunaannya sebagai bahan tekstil, botol minuman ringan dan film fotografi. Oleh karena fungsi yang bervariasi tersebut, PET mengalami peningkatan produksi yang luar biasa. Pada tahun 2000 sampai 2010, kebutuhan dunia akan PET meningkat dari 27.6 juta ton hingga 56,0 juta ton (Mega dan Atmaja, 2011) PET merupakan polyester linear yang mempumyai titik leleh 265 o C, polimer ini dibuat melalui reaksi polikondensasi yang depreparasi dari asam tereftalat dan etilena glikol, biasanya dibuat dalam bentuk padatan atau dalam larutan dengan memakai etelina glikol berlebih untuk menaikkan laju esterifikasi. Proses ini mul-mula menghasilkan polyester terminasi hidroksil yang berat molekulnya rendah, yang kemudian ditransesterifikasi dengan lepasnya glikol berlebih untuk memperoleh polimer berat molekul tinggi (Stevens, 1989) Minyak Tanah (Kerosin) Kerosin ialah fraksi minyak bumi yang mempunyai daerah didih sekitar 150 o -300 o C. Penggunaan utama kerosin ialah sebagai bahan bakar lampu penerangan. Di samping itu kerosin juga digunakan sebagai bahan bakar kompor rumah tangga. Karena kerosin digunakan sebagai bahan bakar lampu penerangan, maka salah satu sifat yang terpenting bagi kerosin ialah bahwa kerosin harus dapat memberikan intensitas terang nyala yang tinggi dan sedikit mungkin memberikan asap yang dapat menggangu lingkungan (Hardjono, 2001)

6 9 Limbah Tempurung Kelapa Tempurung kelapa terletakdibagian dalam kelapa setelah sabut. Pada bagian pangkal tempurung terdapat 3 buah lubang tumbuh (ovule) yang menunjukkan bahwa bakal buah asahnya berlubang 3 dan yang tumbuh biasanya satu buah. Tempurung kelapa merupakan lapisan yang keras dengan ketebalan antara 3 mm sampai 5 mm. Sifat kerasnya disebabkan oleh banyaknya kandungan silikat (SiO2) yang terdapat pada tempurung tersebut. Dari berat total buah kelapa, antara 15% sampai 19% merupakan berat tempurungnya. Selain itu tempurung juga banyak mengandung lignin. Sedang kandungan methoxyl dalam tempurung juga hampir sama dengan yang terdapat dalam kayu. Pada umumnya, nilai kalor yang terkandung dalam tempurung kelapa adalah berkisar antara kj/kg hingga 49338,05 kj/kg (Palungkun, 1999). Tempurung kelapa dapat diolah menjadi arang yang merupakan bahan baku pembuatan arang briket dengan proses karbonisasi. Arang tempurung adalah arang yang dibuat dengan cara karbonisasi dari tempurung atau batok kelapa. Pada proses pembakaran tempurung kelapa yang terdiri dari karbohidrat yang sangat kompleks, akan menyebabkan suatu rentetan reaksi yaitu peruraian secara termal serta menimbulkan panas sebagai hasil peruraian dari bermacammacam struktur molekul (Tirono dan Ali, 2011). Alat Pengolahan Limbah Polimer Peralatan yang digunakan yang digunakan adalah satu set instalasi pengolahan plastik yang dirakit manual dan satu unit pengukur temperatur (infrared termocouple). Dalam mengolah limbah plastik menjadi BBM tidak

7 10 diperlukan perlakuan presortir dan tidak pula diperlukan kondisi yang harus bersih dari kotoran seperti: pasir, abu, kaca, logam, tekstil, air dan minyak bekas. Setiap satuan berat plastik, dapat menghasilkan: 70% minyak dan 16% gas. Sampah plastik yang telah dikelompokkan berdasarkan tipenya dibersihkan lalu dipotongpotong kemudian massanya ditimbang. Selanjutnya dimasukan dalam tabung atau instalasi pengolahan yang telah dirakit. Adapun jenis sampah plastik yang digunakan adalah jenis plastik PET (Polyethylene Terephtalate), HDPE (High Density Polyethylene), dan PP (Polypropylene) (Kadir, 2012). 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 aditif atau campuran dalam bahan bakar (Santoso, 2010). Faktor-faktor atau kondisi yang mempengaruhi proses pirolisis adalah : 1. Waktu Waktu berpengaruh pada produk yang akan dihasilkan karena, semakin lama waktu proses pirolisis berlangsung. produk yang dihasilkannya (residu padat, tar, dan gas) makin naik.

8 11 2. Suhu Suhu sangat mempengaruhi produk yang dihasilkan karena sesuai dengan persamaan Arhenius, suhu makin tinggi nilai konstanta dekomposisi termal makin besar akibatnya laju pirolisis bertambah dan konversi naik. 3. Ukuran Partikel Ukuran partikel berpengaruh terhadap hasil, semakin besar ukuran partikel, luas permukaan per satuam berat semakin kecil, sehingga proses akan menjadi lambat. 4. Berat Partikel Semakin banyak bahan yang dimasukkan,menyebabkan hasil bahan bakar cair (tar) dan arang meningkat (Ramadan dan Ali, 2008). Destilasi Prinsip umum dari destilasi adalah pemisahan senyawa yang memiliki perbedaan tekanan uap pada suhu tertentu. Istilah destilasi merujuk pada pemisahan fisik dari sebuah campuran menjadi dua atau lebih fraksi yang memiliki titik didih yang berbeda. Jika cairan yang terdiri dari dua bahan volatil dipanaskan, uap yang dihasilkan akan mengandung konsentrasi yang tinggi dari bahan yang memiliki titik didih lebih rendah daripada cairan asal. Sebaliknya, jika uap panas didinginkan, bahan yang memiliki titik didih lebih tinggi memiliki tendensi untuk

9 12 berkondensasi dalam jumlah yang besar daripada bahan dengan titik didih yang lebih rendah (Caroline, 2011). Destilasi sederhana atau destilasi biasa adalah teknik pemisahan kimia untuk memisahkan dua atau lebih komponen yang memiliki perbedaan titik didih yang jauh. Suatu campuran dapat dipisahkan dengan destilasi biasa ini untuk memperoleh senyawa murni. Senyawa yang terdapat dalam campuran akan menguap saat mencapai titik didih masing-masing. Destilasi bertingkat memiliki rangkaian alat kondensor yang lebih baik, sehingga mampu memisahkan dua komponen yang memiliki perbedaan titik didih yang berdekatan. Untuk memisahkan dua jenis cairan yang sama mudah menguap dapat dilakukan dengan destilasi bertingkat. Destilasi bertingkat adalah suatu proses destilasi berulang. Proses berulang ini terjadi pada kolom fraksional. Kolom fraksional terdiri atas beberapa plat dimana pada setiap plat terjadi pengembunan. Uap yang naik pada plat yang lebih tinggi lebih banyak mengandung cairan yang lebih atsiri (mudah menguap) sedangkan cairan yang yang kurang atsiri lebih banyak kondensat (Walangare, dkk., 2013). Karakteristik Minyak Tanah Tabel 1. Karakteristik minyak tanah No Keterangan Minyak Tanah 1 Density Nilai Kalori (Kcal/kg) 10, Nilai Kalori (Kcal/liter) 8, Effisiensi Aparat (kompor) Nilai efektif kalori/liter (3 x 4) 3, Kesetaraan manfaat 3395,18 Kcal (Liter) Kesetaraan manfaat 3395,18 Kcal (kg) Kesetaraan manfaat 3395,18 Kcal (kg) 1.76 (Departemen energi dan sumber daya mineral, 2007)

10 13 Tabel 2. Karakteristik minyak tanah No Karakteristik Minyak Tanah 1 Densitas (kg/m3) Kapilaritas (mm) 15 3 Tegangan permukaan (N/m) 0,036 4 Viskositas (cp) 1,476 5 Nilai kalor kotor (kj/kg) Titik asap (mm) 15,95 7 Titik kabut (oc) -21,5 8 Titik tuang (oc) <-31 9 Titik kilat (oc) 50,10 10 Titik bakar (oc) 60,20 (Harmel dan Harwioso, 2004)