BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penggunaan energi di Indonesia secara umum meningkat pesat sejalan dengan pertumbuhan penduduk, pertumbuhan perekonomian maupun perkembangan teknologi. Pemakaian energi di Indonesia saat ini lebih dari 90 % menggunakan energi fosil, yaitu minyak bumi 54,4 %, gas 26,5 % dan batu bara 14,1 %. Cadangan minyak bumi terbukti saat ini diperkirakan sebesar 9 milyar barel, dengan tingkat produksi rata-rata 0,5 milyar barel per tahun, dan diperkirakan cadangan tersebut dapat habis dalam waktu sekitar 18 tahun [1]. Konsumsi bahan bakar minyak (BBM) di Indonesia dari tahun ke tahun cenderung mengalami kenaikan. Pada tahun 2011 mencapai angka yang sangat tinggi yakni 394 milyar juta barrel dimana konsumsi terbesar berasal dari bahan bakar kendaraan bermotor yakni minyak solar dan migas (bensin/gasoline). Untuk memenuhi kebutuhan yang sangat besar tersebut, saat ini BBM disuplai dari sumber minyak bumi dan sebagian kecil oleh energi terbarukan (berkisar 4.79%). Beberapa upaya yang telah dilakukan oleh pemerintah untuk mengatasi krisis energi diantaranya adalah dengan mengembangkan bahan bakar alternatif, yang berasal dari sumber daya energi terbarukan, batubara, hidrogen, nuklir dan lain-lain. Namun, penelitian dan pengembangan energi baru yang selama ini dilakukan hanya berfokus pada pengembangan sumber dari bahan nabati, tambang dan nuklir. Padahal masih terdapat banyak sumber lain yang berpotensi cukup besar sebagai sumber energi baru. Salah satunya adalah yang berasal dari limbah atau sampah plastik [2]. Produksi bahan plastik dunia telah meningkat selama 20 tahun terakhir hampir 5% per tahun. Pada tahun 2010, 265 juta ton plastik diproduksi dimana 15 juta lebih banyak dari tahun sebelumnya. Ini berarti bahwa di satu sisi lebih banyak sumber daya yang digunakan untuk memenuhi peningkatan permintaan, tetapi limbah plastik juga semakin banyak yang dihasilkan [3]. Kebutuhan plastik nasional saat ini cukup besar dan meningkat sejalan dengan pertumbuhan penduduk. Konsumsi plastik per kapita di Indonesia, sekitar 10 kg / kapita / tahun, sedangkan kebutuhan untuk produk plastik nasional sekitar 4,6 juta ton per tahun dengan pertumbuhan rata-rata 5% per tahun [4]. 1
Di satu sisi plastik mempunyai dampak positif yang luar biasa, karena plastik memiliki keunggulan-keunggulan dibanding material lain. Tetapi di sisi lain, sampah yang dihasilkan juga mempunyai dampak negatif yang cukup besar. Sampah plastik akan berdampak negatif terhadap lingkungan karena tidak dapat terurai dengan cepat dan dapat menurunkan kesuburan tanah [5]. Pada umumnya sampah plastik tersebut memiliki komposisi 46 % polietilena (HDPE dan LDPE), 16 % polipropilena (PP), 16 % polistirena (PS), 7 % polivinil klorida (PVC), 5 % polietilen tereftalat (PET), 5 % akronitril-butadien-stiren (ABS), dan 5 % polimer-polimer yang lainnya [6]. Untuk mengatasi permasalahan yang ditimbulkan oleh adanya sampah plastik, saat ini telah berkembang beberapa langkah yang terkait dengan manajemen pengolahan sampah plastik atau recycling sampah plastik. Beberapa contoh proses pengolahan limbah antara lain pembuatan biodegradable plastic, pembakaran, maupun pirolisis [6]. Salah satu cara untuk memanfaatkan limbah plastik tersebut adalah dengan memanfaatkannya menjadi bahan bakar cair. Hal ini dapat dilakukan karena plastik merupakan bahan yang tersusun atas monomer-monomer yang membentuk polimer. Lebih dari 70% plastik yang dihasilkan saat ini adalah polietilena (PE), polipropilena (PP), polistirena (PS), dan polivinil klorida (PVC), sehingga sebagian besar studi baru pada daur ulang limbah plastik kimia berhubungan dengan keempat polimer ini [7]. Pirolisis adalah proses degradasi termal dari bahan tanpa adanya oksigen. Dimana plastik diumpankan ke ruang silinder. Kemudian dilakukan proses degradasi termal, dan gas-gas pirolitik yang dihasilkan dikondensasikan dalam sistem kondensor yang dirancang khusus, untuk menghasilkan distilat hidrokarbon yang dimana terdiri dari rantai lurus dan bercabang alifatik, alifatik siklik, aromatik hidrokarbon, dan kemudian cairan dipisahkan menggunakan distilasi fraksional untuk menghasilkan produk bahan bakar cair. Limbah plastik ini di pirolisis pada suhu 370 o C-420 o C [8]. Beberapa katalis yang telah digunakan oleh peneliti untuk degradasi plastik menjadi bahan bakar, adalah SiO2 [7], Al2O3 [7], CaO [7], zeolit [7], dan karbon aktif [9]. Berdasarkan penelitian terdahulu diperoleh bahwa plastik jenis polietilena (PE) dapat diolah menjadi bahan bakar cair dengan metode pirolisis. Karbon aktif adalah katalis yang efisien untuk jenis degradasi dan dapat menghasilkan jumlah yang lebih tinggi dari senyawa aromatik. Karbon aktif dipilih karena menunjukkan sifat mekanik 2
yang tinggi, tahan panas, murah dan sebagai katalis terbaik untuk degradasi katalitik limbah PE dimana suhu optimum untuk reaksi katalitik adalah 450 C [9]. Karbon aktif juga digunakan untuk menghapus kandungan klorin dan bahan bakar aditif atau pewarna [10]. Karbon aktif saat ini digunakan dalam berbagai aplikasi yang pengembangannya berputar pada struktur dari pori, seperti pengolahan dan pemurnian, pemulihan produk, dan peningkatan kemampuan katalitik zat lain dengan cara menambah antarmuka antara katalis dan substrat di daerah fisik yang lebih luas. Karbon aktif juga menunjukkan hasil yang baik sebagai katalis, dimana berdiri sendiri dalam reaksi yang melibatkan hidrogen, karbon, dan kombinasinya (termasuk dekomposisi dari rantai pendek hidrokarbon seperti metana), yang menunjukkan bahwa karbon aktif mungkin memiliki potensi untuk dijadikan sebagai katalis dalam pirolisis plastik [11]. Secara umum, sekitar 950 ml minyak dapat dihasilkan dari pirolisis 1 kg plastik dari jenis polietilena (PE), polipropilena (PP), dan polistiren (PS) [12]. Dan jenis plastik yang paling tidak sesuai untuk dijadikan sebagi bahan baku untuk proses pirolisis yaitu PET [12]. Dari uraian diatas penelitian dengan judul pengaruh suhu pirolisis dan jumlah katalis karbon aktif terhadap yield dan kualitas bahan bakar cair dari limbah plastik jenis polipropilena ini layak dilakukan untuk mengurangi pencemaran oleh limbah plastik dan mencari solusi atas krisis bahan bakar di dunia khususnya di Indonesia. 1.2 Perumusan Masalah Proses pirolisis limbah polimer termoplastik (PE, PP, PS) menjadi bahan bakar cair dengan menggunakan beberapa jenis katalis telah banyak dilakukan oleh beberapa peneliti. Akan tetapi, pembuatan bahan bakar cair dari plastik bekas kemasan gelas (PBKG) jenis polipropilena dengan menggunakan katalis karbon aktif belum pernah dilakukan. Oleh sebab itu penelitian ini diarahkan untuk melihat kefektifan katalis karbon aktif dan suhu proses terhadap yield dan kualitas bahan bakar cair yang dihasilkan dari plastik bekas kemasan gelas (PBKG). 3
1.3 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengamati pengaruh variabel proses (suhu proses dan jumlah katalis karbon aktif) terhadap yield dan kualitas bahan bakar cair yang dihasilkan dari plastik bekas kemasan gelas (PBKG) jenis polipropilena meliputi densitas/ specific gravity/ API gravity, viskositas kinematis, heating value, karakteristik Fourier Transform Infra - Red (FTIR), dan karakteristik Gas Chromatography - Mass Spektrofotometer (GC-MS). 1.4 Manfaat Penelitian 1. Meningkatkan nilai ekonomis limbah plastik yaitu polipropilena (PP) yang berasal dari plastik bekas kemasan gelas (PBKG) 2. Medapatkan solusi dari permasalahan pencemaran oleh limbah plastik di Indonesia. 3. Mendapatkan solusi dari permasalahan krisis energi di Indonesia. 4. Menambah informasi mengenai pembuatan bahan bakar dari limbah plastik jenis polipropilena yang menggunakan teknik pirolisis dengan menggunakan katalis karbon aktif. 1.5 Ruang Lingkup Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi, Laboratorium Kimia Fisika, FMIPA, Medan, dan di Laboratorium Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Medan. Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini adalah Polipropilena daur ulang yang diperoleh dari plastik bekas kemasan gelas (PBKG) dan katalis yang digunakan adalah karbon aktif powdered. Variabel penelitian adalah sebagai berikut: Tanpa penggunaan katalis dan dengan menggunakan katalis dengan rasio Katalis Karbon aktif : Polipropilena (b : b) = 1 : 10 ; 1,5 : 10 ; 2 : 10 ; 2,5 : 10 ; dan 3 : 10. Suhu pirolisis = 200 0 C, 250 0 C, 300 0 C dan 350 0 C dengan waktu reaksi selama 2 jam 4
Analisis hasil penelitian yang dilakukan yaitu analisis yield dan karakterisasi minyak yang meliputi : Analisis Densitas / Spesific Gravity / API Gravity Analisis Viskositas Kinematik Analisis Heating Value Analisis FTIR Analisis GC-MS (Gas Chromatography - Mass Spektrofotometer) 5