mesin destilasi pengolahan sampah plastik menjadi …

Vol. 17, No. 2, Oktober 2017 p-ISSN: 1411 – 3411e-ISSN: 2549 – 9815

MESIN DESTILASI PENGOLAHAN SAMPAH PLASTIK MENJADIBAHAN BAKAR MINYAK MENGGUNAKAN KONDENSOR

BERTINGKAT DAN PENDINGIN KOMPRESI UAP

Arwizet1*

1Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Padang*[email protected]

I. PENDAHULUAN

Dampak krisis energi dunia khususnyaMinyak Bumi sejak tahun 1973 masih terasahingga saat ini. Krisis minyak bumi tersebutterasa sangat mempengaruhi perekonomiandunia, termasuk Indonesia. Sebetulnya sejaktahun 2004 Indonesia telah menjadi negaranet importir minyak, artinya Indonesia sudahtidak mampu lagi memenuhi kebutuhanenergi dalam negeri terhadap minyak bumi.

Saat ini harga minyak dunia telah menembusharga di atas US $100/barel. Kenaikan hargaminyak dunia tentu saja akan merugikanIndonesia, karena hal tersebut akan membuatbiaya anggaran subsidi minyak bumi semakinmembengkak. Lonjakan harga minyak hinggadi atas US $100/barel tentu juga akanmempengaruhi aktifitas perekonomian diberbagai belahan dunia. Beberapa waktu lalukelangkaan BBM merupakan pemandangan

Abstrak— Studi ini mencoba mencari solusi dari penggunaan bahan bakar fosil (fossil energy) untukmenggunakan sampah plastik menjadi bahan bakar minyak bersih dan layak hidup. Penelitian inibertujuan untuk membangun dan meneliti mesin distilasi dengan dua sistem siklus pengolahansampah plastik menjadi bahan bakar minyak.. Pengujian dilakukan dengan dua cara: tes pertamatanpa tes plastik), uji kedua dengan pembakaran sampah plastik. Hasil pengujian pada kondisi mesinkosong untuk pengaturan thermostate 4, terlihat pencapaian suhu rata-rata terendah di ruangpendingin yang bisa diraih dengan mendinginkan rentang mesin 5 ° C sampai 6°C. Pada settingtermostat 6, prestasi temperatur di ruang pengeringan rata-rata terendah berkisar antara 2°C sampai3°C. Sedangkan untuk pengujian kelembaban udara yang mengandung limbah plastik di ruangpengeringan sedikit lebih tinggi bila dibandingkan dengan pengujian kosong yang sekitar 67% sampai72%. Koefisien Performansi (COP) untuk pengujian maksimal kosong atau mengandung pengujiansantan untuk pengaturan termostat 4 dan 6 berkisar antara 0,67 sampai 0,69.

Kata kunci: Limbah plastik, Terephtalate Polyethylene (PET), High Density Polyethylene (HDPE),mesin distilasi, koefisien kinerja (COP)

Abstract- This study tried to find solutions from the use of fossil fuels (fossil energy) to use plastic wasteinto clean fuel oil and worthy life. This research is aimed to building and researching a distillationmachine with two cycles system processing plastic waste into fuel oil. Testing is done in two ways: first testwithout the plastic burning), the second test with the burning of plastic waste. The test results on theconditions the engine empty for setting thermostate 4, looks achievements lowest average temperature inthe cooling chamber that can be achieved by cooling the engine range 5°C to 6oC. At thermostate setting 6,achievements of temperartur in the drying chamber the lowest average ranged from 2oC to 3oC. As for thetesting of air moisture containing plastic waste in the drying chamber is slightly higher when compared tothe empty testing which is about 67% to 72%. Coefficient Of perfomance (COP) for testing the maximumempty or contains coconut milk testing for thermostate setting 4 and 6 ranged from 0.67 to 0.69 .

Key words: Plastic waste, Terephtalate of Polyethylene (PET) and High Density Polyethylene (HDPE),distillation machine, coefficient of performance (COP)

Copyright © 2017 INVOTEK. All rights reserved

p-ISSN: 1411 - 3414 I N V O T E K e-ISSN: 2549 - 9815

76 INVOTEK: Jurnal Inovasi, Vokasional dan Teknologi, Vol. 17 No. 2, Oktober 2017

yang bisa dijumpai di berbagai daerah ditanah air. Dari segi APBN, subsidi BBM yangmencapai 25% dinilai sebagai sesuatu yangtidak wajar dan memberatkan. Krisis bahanbakar minyak (BBM) ini disinyalirmerupakan penyebab melemahnya rupiahterhadap dolar.

Ketergantungan terhadap bahan bakarfosil memiliki ancaman serius, yakni: (1)menipisnya cadangan minyak bumi yangdiketahui (bila tanpa temuan sumur minyakbaru), (2) kenaikan/ketidakstabilan hargaakibat laju permintaan yang lebih besar dariproduksi minyak. Pemerintah sebenarnyatelah menyiapkan berbagai peraturan untukmengurangi ketergantungan terhadap bahanbakar fosil (misalnya: Kebijakan UmumBidang Energi (KUBE) tahun 1980 danKeputusan Menteri Pertambangan dan EnergiNo 996.K/43/MPE/1999 tentang prioritasipenggunaan bahan bakar terbarukan untukproduksi listrik yang hendak dibeli PLN).Namun sayang sekali, pada tataranimplementasi belum terlihat adanya usahaserius dan sistematik untuk menerapkanenergi terbarukan guna substitusi bahan bakarfosil.

Konsumsi minyak bumi dengan berbagaiturunannya (bensin, solar dan minyak tanah)semakin memberatkan anggaran belanjaNegara (APBN). Sehingga menimbulkanberbagai usulan agar harga minyak diIndonesia dinaikkan. Bensin yang duluberharga Rp 4.500/liter saat ini telah menjadiRp 6.500/liter. Pembatasan subsidi minyakoleh negara jelas akan berdampak pulaterhadap perekonomian masyarakat.Diperkirakan harga semua komoditi akan naikteruatama kebutuhan bahan pokok, hal inijelas akan sangat memberatkan ekonomimasyarakat. Menteri BUMN Dahlan Iskanmengatakan (dalam Padang Ekspress, 20Maret 2012) jika tidak ingin terbebani olehbahan bakar minyak (BBM) marilah kitaramai-ramai meninggalkan bahan bakarminyak. Himbauan ini sepertinya sebuahsolusi, tetapi meninggalkan bahan bakarminyak dalam waktu singkat sangat sulitdilakukan karena hampir semua sektorkehidupan tidak terlepas dari penggunaan

bahan bakar minyak. Misalnya untuktransportasi, pembangkit listrik, keperluanrumah tangga dan sebagainya semuanyamemerlukan bahan bakar minyak. Untukmengatasi kebutuhan bahan bakar minyakdiperlukan solusi lain seperti konversi dariminyak ke gas, atau dari penggunaan minyakke tenaga listrik. Beberapa pengembanganteknologi dewasa ini di Indonesia diarahkanuntuk alih penggunaan bahan bakar minyakke berbagai bentuk lain seperti pembuatanmobil listrik, motor litrik, motor berbahan gas(LPG) dan sebagainya. Penelitian inimencoba mencari solusi dari penggunaanbahan bakar minyak (energi fossil) kepemanfaatan sampah plastik dan bahanlainnya menjadi bahan bakar minyak yangbersih dan layak pakai.

Sampah adalah suatu bahan yangdibuang dari sumber hasil aktivitas manusiamaupun alam yang belum memiliki nilaiekonomis. Secara garis besar, sampahdibedakan menjadi tiga jenis yaitu: 1) sampahanorganik/kering contoh: logam, besi, kaleng,plastik, karet, botol, dll yang tidak dapatmengalami pembusukan secara alamai; 2)sampah organik/basah contoh: sampah dapur,sampah restoran, sisa sayuran, rempah-rempah atau sisa buah dan lain-lain yangdapat mengalami pembusukan secara alami;3) sampah berbahaya contoh: baterai, botolracun nyamuk, jarum suntik bekas dan lain-lain.

Sampah plastik dalam jumlah banyakmerupakan suatu faktor yang dapatmenyebabkan polusi pada lingkungan (tanahdan air), jika tidak dikelola dengan baik.Dalam banyak hal sampah plastik barudigunakan untuk pembuatan bahan kerajinantangan seperti pembuatan bunga, hiasandinding, tas jinjing, dompet dan sebagainnya.Maka pada penelitian ini akan di kembangkanMesin destilasi sistem dua siklus pengolahsampah plastik menjadi bahan bakar minyak(BBM) yang bersih dan layak pakai.

Diharapkan dengan adanya mesin ini,dapat menjadi sebuah terobosan baru dalammengatasi kebutuhan akan bahan bakarminyak dan sekaligus untuk mengatasimasalah sampah plastik sebagai sumber


Mesin Destilasi Pengolahan Sampah.....(Arwizet)77

polusi pada lingkungan. Pada akhirnyapenelitian ini diharapkan akan dapat menjadisolusi atas dua permasalahan yaitu masalahkebutuhan akan bahan bakar minyak danpermasalahan polusi oleh sampah plastikterhadap lingkungan sekitar. Ini jugamerupakan sebuah terobosan inovasiteknologi tepat guna dalam proses pengolahansampah menjadi bahan bakar minyak.

II. STUDI PUSTAKA

A.Definisi Destilasi Secara UmumDestilasi pada dasarnya adalah proses

pemisahan suatu campuran menjadi dua ataulebih produk, lewat eksploitasi perbedaankemampuan menguap komponen-komponendalam campuran. Dalam kata lain destilasiadalah suatu cara pemisahan larutan denganmenggunakan panas sebagai pemisah(separating agent). Proses ini dilakukan didalam suatu kolom baki (tray column) ataukolom dengan isian (packing column),sehingga dapat terjadi kerja pemisahan yanglebih baik.

Umumnya metode destilasi digunakanuntuk memisahkan komponen-komponen darisuatu larutan. Ada beberapa metode destilasiyang sering digunakan dalam industri yakni:1) Destilasi kilat (flash destillation) &

kondensasi parsial2) Destilasi sederhana (simple destilla-tion)3) Destilasi uap (steam destillation)4) Distilasi kilat (flash) & kondensasi parsial

Distilasi kilat (flash) terdiri daripenguapan sebagian tertentu zat cair, sehinggauap yang keluar berada dalam kesetimbangandengan zat cair yang tersisa. Uap ini laludipisahkan dari zat cair dan dikendensasikan.Peralatan yang digunakan pada destilasi jenisini terdiri dari: heat exchanger (atau kadang-kadang ketel pipa untuk komponen-komponen dengan titik didih tinggi) dan satutangki pemisah (flash drum). Pada prosesflashing, suatu umpan yang volatil dialirkanmelalui pemanas, kemudian dilewati ke keranpenurun tekanan (choke valve), lalu masuk ke

tangki pemisah. Fase uap dan fase cair yangmeninggalkan tangki pemisah dianggapberada dalam kesetimbangan.

Satuan yang digunakan biasanya dalammol atau mol/jam. Fraksi mol untukmenyatakan konsentrasi. D adalah uap yangterbentuk (pada flashing) atau tersisa padakondensasi parsial. W adalah cairan yangdiambil atau produk bawah (residu). RasioD/F adalah fraksi dari umpan yang teruapkanpada proses pemisahan flashing. Untuk basissatu mol umpan yang masuk, dapat disusunneraca massa untuk komponen i adalah:

iWiDiF xFDyFDz )/1()/( (1)

Pada sistem dua komponen (biner) neracamassa disusun untuk komponen yang palingvolatil, dan subskrip i dapat dihilangkan.

1) Perhitungan Destilasi Flash (Kilat)Persamaan (1) dapat dituliskan untuk

komponen yang lebih mudah menguap(volatil) dalam campuran biner sebagaiberikut :

FWD zDFxDWy )/()/( (2)

atau,)//()]//()/1[( FDzxFDFDy FWD

(3)

Di mana yD dan xW adalah komposisipada kesetimbangan. Neraca massa total danneraca komponen diperlukan untukmenghitung komposisi dari campuran duafase yang terbentuk. Apabila zi

melambangkan fraksi mol komponen i dalamarus umpan untuk campuran multi komponen.Neraca massa total :

F = D + W (4)Neraca komponen i adalah :

WxDyFz iii (5)

iii wdf Dengan memasukkan hubungankesetimbangan yi = Ki xi dan menyusun ulangpersamaan (1), untuk memperoleh xi maka,

)]/1)(/1[( WDKWDzx iii (6)



Persamaan (6) memungkinkan kitamenghitung komposisi cairan residu jika suhuflash, tekanan total, komposisi umpan, danrasio D/W yang tertentu.

Komposisi fase uapnya adalah,)]/1(/)/1[( DKWWDzy iii

(7)Persamaan-persamaan tersebut dapat

digunakan untuk menghitung komposisi tiapfase, dengan syarat;

0,1 iy dan

0,1 ix

Untuk penyelesaian dengan grafispersamaan dapat dituliskan :

FWD zDFxDWy )/()/( )/(/)]//()/1[( FDzxFDFDy FWD

(8)atau

)/1()]/()1[( FWD zxy ,

Dimana:Ψ = D/F (9)

Perhitungan Kondensasi ParsialPrinsip pemisahan secara kondensasi

parsial sama dengan pemisahan flash. Operasikondensasi parsial adalah kebalikan daripemisahan flash. Metodanya adalahmelewatkan campuran uap di atas suatupermukaan yang dingin, sehingga dapatmenyebabkan terjadinya perubahan komposisi.

Pada kondensasi parsial, umpan yangberupa uap akan didinginkan dalam heatexchanger, biasa disebut sebagai kondenser,hingga mencapai suhu dew point-nya. Denganpendinginan lebih lanjut akan terjadipengembunan. Campuran uap-cair yangdiperoleh setelah pendinginan dimasukkan kedalam suatu tangki pemisah di mana cairanakan terkumpul dan diambil melalui suatusaluran pengeluaran. Fase uap dan cair yangmeninggalkan tangki pemisah berada dalamkesetimbangan. Operasi kondensasi parsialadalah suatu pemisahan stage tunggal (singlestage equibrilium).

2) Distilasi SederhanaDistilasi sederhana atau biasa dikenal

sebagai distilasi batch adalah proses yang

digunakan untuk memisahkan campuranlarutan binar ataupun multikomponen. Contohoperasi distrilasi sederhanan adalah peralatandistilasi di laboratorium. Larutan diisikan kedalam labu distilasi, dipanaskan untuk menjagacairan tetap mendidih dan uap yang terbentukdiambil secara kontinyu dan kemudiandiembunkan.

3) Destilasi UapPada kasus dimana ingin dipisahkan

komponen volatil A yang terdapat pada suatucampuran organik biner terdiri dari komponenA dan komponen non-volatil B. Pemisahandapat dilakukan menggunakan destilasi uap(steam). Komponen A dan B tidak salingmelarut, demikian juga komponen A dan Btidak larut dalam air. Kasus-kasus seperti inibanyak ditemui, contohnya pada pengambilanhidrokarbon ringan dari minyak-minyak berat(yang non volatil), pengambilan komponenyang sensitif terhadap suhu (minyak atsiri,parfum, vitamin) dari campuran fase organik.

Titik didih campuran A dan B ditentukanoleh tekanan uap komponen A dankonsentrasinya, xA dalam campuran. Hubungandengan tekanan total dengan tekanan totaladalah :

)1(.. Ao

BAo

At XPXPP (10)

Pada distilasi uap, yang melibatkankomponen volatil A dalam campuran A dankomponen non-volatil B, tekanan total padatitik didih dihubungkan dengan tekanan parsialdari kedua fase cairan yang tak terlarut sebagaiberikut :

Ao

Ao

Wt XPPP .. (11)

Tekanan uap .oWP dan o

AP ditentukan

olah T, yaitu suhu bubble point dari operasidistilasi uap. Untuk operasi pada tekanankonstan, dengan turunnya fraksi mol komponenA dalam fase organik selama operasi akanmenyebabkan suhu distilasi akan naik. Suhumaksimum dari distilasi uap adalah suhu didihair pada tekanan sistem Pt. Oleh sebab itu,kisaran suhu operasi distilasi uap tergantungpada nilai Pt, xA, tekanan uap .o

WP dan oAP .



Gambar 1. Bentuk destilasi uap (steam destillation)

B. Proses Destilasi Pada Minyak BumiProses destilasi dalam kilang minyak

bumi merupakan proses pengolahan secarafisika yang primer yang mengawali semuaproses-proses yang diperlukan untukmemproduksi BBM dan Non-BBM. Prosesdestilasi ini dapat menggunakan satu kolomatau lebih menara destilasi. Secarafundamental semua proses-proses destilasidalam kilang minyak bumi adalah sama.Semua proses destilasi memerlukan beberapaperalatan yang penting yaitu: Pemanas uap menguapkan minyak bumi Kondensor dan cooler Menara fraksionas Kolom stripping Wadah penampung hasil destilasi

Proses pemisahan secara distilasi denganmudah dapat dilakukan terhadap campuran,dimana antara komponen satu dengankomponen yang lain terdapat dalam campuran: Dalam keadaan standar berupa cairan,

saling melarutkan menjadi campuranhomogen.

Mempunyai sifat penguapan relatif (α)cukup besar.

Tidak membentuk cairan azeotrop.Pada proses pemisahan secara destilasi,

fase uap akan segera terbentuk setelahsejumlah cairan dipanaskan. Uapdipertahankan kontak dengan sisa cairannya(dalam waktu relatif cukup) dengan harapanpada suhu dan tekanan tertentu, antara uap

dan sisa cairan akan berada dalamkeseimbangan, sebelum campuran dipisahkanmenjadi distilat dan residu.

Uap yang terbentuk selanjutnyadiembunkan dan dipanaskan secara berulang-ulang, maka akhirnya akan diperolehkomponen-komponen turunan dari minyakbumi dalam keadaan yang relatif murni.Gambar 2. memperlihatkan system destilasiminyak bumi yang menggunakan menarabertingkat sebagai kondensor.

Gambar 2. Model proses estilasi minyak bumi dengankondensor bertingkat

C. Sampah Plastik Buangan RumahTangga/Industri

1). Definisi PlastikPlastik adalah senyawa polimer yang

terbentuk dari polimerisasi molekul-molekulkecil (monomer) hidrokarbon yangmembentuk rantai yang panjang denganstruktur yang kaku. Plastik juga disebutsebagai senyawa sintesis dari minyak bumiyang dibuat dengan reaksi polimerisasimolekul-molekul kecil (monomer) yang sama,sehingga membentuk rantai panjang dan kakudan akan menjadi padat setelah temperaturpembentukannya. Plastik memiliki titik didihdan titik beku yang beragam, tergantung darimonomer pembentuknya. Monomer yangsering digunakan adalah etena (C2H4),propena (C3H6), styrene (C8H8), vinilklorida, nylon dan karbonat(CO3).

Penamaan dari plastik sesuai dengannama monomer-nya dan diberi awalan poli-.Contohnya, plastik yang terbentuk darimonomer-monomer propena, namanya adalahpolipropilena. Hampir semua plastik sulituntuk diuraikan. Plastik yang memiliki ikatan



karbon rantai panjang dan memiliki tingkatkestabilan yang tinggi, sama sekali tidakdapat diuraikan oleh mikroorganismesehingga tidak hancur di dalam tanah.Makanya plastik disebut sebagai sampahanorganik yang menyebabkan pencemaran(polusi) pada tanah. Plastik juga mencakupproduk polimerisasi sintetik atau semi-sintetik. Mereka terbentuk dari kondensasiorganik atau penambahan polimer dan bisajuga terdiri dari zat lain untuk meningkatkanperforma atau ekonomi.

Gambar 3. Biji plastik yang siap untuk diproses lebihlanjut

Ada beberapa polimer alami yangtermasuk plastik. Plastik didesain denganvariasi yang sangat banyak dalam propertiyang dapat menoleransi panas, keras,"reliency" dan lain-lain. Akibat kemampuanadaptasinya, komposisi yang umum danberatnya yang ringan memastikan plastikdigunakan hampir di seluruh bidang industri.

2)Jenis-Jenis PlastikMenurut Ahvenainen, Raija (2003)

plastik dapat digolongkan berdasarkan:a. Sifat Fisikanya Termoplastik

Merupakan jenis plastik yang bisadidaur-ulang lagi dengan proses pemanasanulang. Contoh: Polietilen (PE), Polistiren(PS), Acrylonitrile butadiene styrene (ABS),Polikarbonat (PC). Plastik jenis Polietilen(PE) dibedakan lagi atas 7 tingkatan seperipada gambar 4.

Bentuk-bentuk plastik jenis polietilen(PE) yang banyak dijumpai pemakaiannya dimasyarakat dengan berbagai keperluan,seperti botol kemasan air mineral, jepitanrambut, casing CD dan sebagainya. Plastikjenis polietilen ini dibedakan pemakaiannyayang ditandai dengan angka 1 hingga 7.

Plastik jenis polietilen (PE) dibedakanlagi menjadi 7 tingkatan yang dibedakan atasjenis polimernya. Dilambangkan dengansegitiga panah yang diberi angka di dalamnyadari angka 1 hingga 7. Lambang segitigapanas bertanda angka 1 disebut PET(Polyethylene Terephtalate); angka 2 disebutHDPE (High Density Polyethylene); tandaangka 3 disebut PVC (Polyvinyl Chloride);tanda angka 4 disebut LDPE (Low DensityPolyethylene); tanda angka 5 disebut PP(Polypropylene), tanda angka 6 disebut PS(Polystyrene), tanda angka 7 disebutMultilayer. Umumnya ketujuh jenis plastikpolietilen ini banyak sekali dijumpaipenggunaannya di tengah-tengahmasyarakat. Jika sudah rusak umumnyamenjadi sampah dan sangat merusaklingkungan. Yang paling banyak dijumpahmenjadi sampah adalah jenis PET(Polyethylene Terephtalate) karena banyakdigunakan untuk botol air mineral dan botol-botol minuman ringan lainnya. Gambar 6hingga gambar 8 adalah beberapa jenis plastikpolietilen dan turunannya berdasarkan jenispolimer pembentuknya.

Gambar 4. Simbol dan tingkatan plastik jenispolietilen



Gambar 5. Contoh bentuk plastik jenis polietilen(PE)

Gambar 6. Plastik jenis PET (PolyethyleneTerephtalate)

Gambar 7. Plastik jenis HDPE

Gambar 8. Plastik jenis LDPE(Low Density Polyethylene)

III. METODE

Penelitian ini merupakan penelitianeksperimen, dengan tujuan mengembangkandan mengimplemen- tasikan sertamenghasilkan mesin destilasi pengolahsampah plastik menjadi bahan bakar minyakmenggunakan kondensor (condenser)bertingkat dan pendingin kompresi uap.Objek penelitian adalah sampah plastik danmesin destilasi fraksinasi. Sampah plastikyang dijadikan sampel pengujian adalahsampah plastik jenis Polytehylene (PE) yangberbahan dasar polimer PET (PolyethyleneTerephtalate). Plastik jenis iniumunya dihasilkan oleh produk buangan(komoditi) rumah tangga yang berwarna

bening. Salah satu contohnya adalah plastikbotol air mineral ukuran gelas dan ukuranbotol serta botol minuman lainnya yangberwarna bening. Plastik jenis ini terasa lebihlunak dan lembut dibanding dengan plastikjenis lainnya.

Pemilihan jenis plastik PET(Polyethylene Terephtalate) pada penelitiantahun pertama ini karena plastik jenis inisangat banyak dijumpai sebagai produkbuangan masyarakat setelah mengadakan acarapesta, wisuda, rapat-rapat dan pertemuanlainnya. Mesin destilasi yang dirancangbangun memang tidak dibatasi pada satu jenisplastik saja, bisa juga digunakan untukberbagai jenis plastik, akan tetapi denganterbatasnya waktu dan biaya maka penelitianuntuk tahap pertama ini pada plastik jenisplastik PET (Polyethylene Terephtalate.)Setiap kali pengujian digunakan plastik jenisPolyethylene Terephtalate sebanyak 2,5 kg.Plastik dimasukan ke dalam ruangpembakaran, lalu kompor dihidupkansedemikian rupa hingga temperatur dalamruangan berkisar antara 300-400oC. Uap hasilpembakaran ditampung pada kolom uap untukselanjutnya dikondensasikan di dalamkondensor. Setiap pengujian dilakukansekitar 150 menit.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengujian pada penelitian Hibah Bersaingtahun pertama ini difokuskan kepada unjukkerja (performance) mesin destilasi sampahplastik. Pengujian dibedakan atas pengujiankosong dan pengujian dengan menggunakansampah plastik. Pengujian kosongdimaksudkan agar diketahui unjuk kerjamesin ini sebelum diberi beban pendinginanyaitu uap hasil pembakaran. Setelahpengujian kosong, maka selanjutnyadilakukan pengujian dengan menggunakansampah plastik. Sampah plastik yangdijadikan sampel pengujian adalah sampahplastik jenis polyethylene terephtalate (PET)dan jenis high density polyethylene (HDPE).Setiap pengujian plastik yang dibakar adalah



2,5 kg dalam waktu 150 menit. Data yangdidapatkan dari hasil pengujian mesindestilasi sampah plastik ini, juga dibedakanatas dua bagian yaitu; pertama adalah gashidrokarbon dan bahan bakar minyak yangdihasilkan, kedua adalah data laju penurunantemperatur yang terjadi dalam ruangpendingin.

a Gas Hidrokarbon dan Bahan Bakar MinyakYang DihasilkanGas hidrokarbon yang dihasilkan dari

pembakaran sampah plastik ditampung dalammenara uap dan sebagian dari gas hidrokarbonini terkondensasi menjadi bahan bakarminyak. Dari 2,5 kg sampah plastik yangdibakar pada setiap kali pengujian dalamwaktu 150 menit pengujian yang banyakdihasilkan baru gas hidrokarbon denganvolume sekitar 20 liter. Dalam beberapa kalipengujian yang dilakukan baik menggunakansampah plastik jenis polyethylene terephtalate(PET) maupun jenis plastik high densitypolyethylene (HDPE) peneliti belummendapatkan hasil yang maksimal sesuaidengan rencana penelitian.

Dalam penelitian ini direncanakan setiappembakaran plastik 2,5 kg jenis polyethyleneterephtalate (PET) maupun jenis plastik highdensity polyethylene (HDPE) makadiharapkan didapatkan gas hidrokarbonsekitar 10 hingga 15 liter dan bahan bakarminyak hasil kondensasi sekurang-kurangya300 hingga 400 ml. Namum kondisi tersebutbelum tercapai hingga terakhir pengujian.Meskipun telah dilakukan banyak perubahan-perubahan terhadap mesin destilasi terutamapada komponen kondensasinya, namun masihbelum menghasilkan seperti apa yangdiharapkan.

Hasil pengujian yang dapat disampaikanpada laporan penelitian ini hingga pengujianterkahir adalah; gas hidrokarbon denganvolume sekitar 20 liter dan bahan bakarminyak 15 ml. Gas hidrokarbon yangdihasilkan dari hasil pembakaran ditampungdengan menggunakan kantong plastik, jikapenuh lalu diganti kantong plastiknya denganyang baru. Gas hidrokarbon yang didapattersebut tidak bisa disimpan dalam waktu

yang lama di dalam plastik dan lamakelamaan akan menguap ke udara. Sebagiantim peneliti bakar untuk membuktikan bahwayang dihasilkan tersebut betul-betul gas danhasilnya gas yang ada dalam kantong plastiktersebut dapat menyala dengan baik sepertilayaknya gas LPG. Bahan bakar minyak yangdihasilkan tim peneliti coba dokumentasi-kancepat seperti pada gambar 9. Bahan bakarminyak yang dihasilkan diperoleh dari salurankondensasi bensin dan minyak tanah. Bentukfisik dan bau dari bahan bakar minyak yangdihasilkan dari kedua saluran ini hampirsama. Sama-sama bening dan berbaumenyengat menyerupai aftur. Secara kimiatim belum menguji hasil bahan bakar minyakhasil kondensasi ini.

Gambar 9. Bahan bakar minyak hasil kondensasi padasaluran bensin

Dari gambar 9 terlihat bahwa secara fisiktidak tampak perbedaan yang signifikanbahan bakar minyak hasil kondensasi yangberasal dari saluran kondensasi bensin dengansaluran kondensasi minyak tanah. Hasilanalisa tim peneliti dapat disimpulkansementara, hal ini terjadi diakibatkan olehtabung penampung uap yang disebut dneganmenara uap yang berfungsi sebagai fraksinasiuap tidak bekerja sebagaimana mestinya.Ukuran tinggi masih terlalu kurang dandiameternya terlalu besar. Secara teorimenara uap ini harus lebih tinggi lagi yangyang ada sekarang lebih kurang 15 meter. Jikahal ini dapat diwujudkan maka prosesfraksinasi uap sesuai dengan titik didihnyaakan berlangsung dengan baik. Hasilkondensasi yang diharapkan menjadi minyakbensin, minyak tanah dan solar (diesel) akandiperoleh dengan baik. Dari gambar 9 jugadapat dianalisa bahwa proses kondensasi



dalam ruang kondensor bertingkat belumberjalan sebagaimana mestinya. Hal initerlihat dari hasil kondensasi yang belummaksimal baru sekitar 15 ml dalam setiap kalipengujian, sisanya masih berbentuk gashidrokarbon yang dapat dimanfaatkan. Perlujuga disampaikan pada laporan penelitian inibahwa hasil destilasi lain yang tidak kamidokumentasikan disini adalah residu. Residumerupakan hasil sampingan dari prosesdestilasi sampah plastik, namun hasilnyamasih sangat sedikit.

b. Uji Kinerja Mesin Destilasi Sampah PlastikSeperti telah disebutkan di atas bahwa

pengujian terhadap kinerja mesin destilasisampah plastik dilakukan dengan beberapavariasi yaitu pengujian kosong dan pengujianberisi sampah plastik jenis polyethyleneterephtalate (PET) dan jenis plastik highdensity polyethylene (HDPE). Contoh plastikjenis polyethylene terephtalate (PET) adalahbotol bekas miniuman air mineral yangberwarna bening. Sedangkan contoh plastikjenis high density polyethylene (HDPE)adalah kantong plastik kresek. Sampah plastikini dipotong kecil-kecil lalu dipanaskan dalamruang pembakaran hingga temperaturdidihnya lebih kurang 300oC. Tiap variasipengujian dia atas diperlukan waktu 150menit.

1) Laju Penurunan Temperatur Dalam RuangPendinginLaju penurunan temperatur dalam ruang

pendingin dipengaruhi oleh banyak faktor;diantaranya adalah beban pendinginan dariuap yang akan dikondensasikan, lampu danbeban pendinginan dari panas lingkunganyang masuk ke dalam ruang pendingin.a) Pengujian Kosong Settingan Thermostate

4 dan 6Pada pengujian kosong pada settingan

thermsotate 4 terlihat laju penurunantemperatur cukup signifikan pada awal-awalpengujian. Namun setelah mendekatitemperatur 5oC terjadi perlambatan lajupenurunan temperatur. Pada setinganthermostate 6 laju penuruan temperatur dalam

ruang pendingin terlihat lebih cepat dari padasettingan thermsotate 4 terutama pada awal-awal proses pengeringan. Hal ini dapatdimaklumi, karena settingan 6 menghasilkansuplai udara dingin dengan temperatur yanglebih rendah oleh mesin pendingin. Capaiantemperatur terendah dalam ruang pengeringyang dapat dicapai oleh mesin pendingin padasettingan thermostate 4 adalah 5oC.

Gambar 10. Laju penurunan temperatur dalam ruangpendingin mesin destilasi pada settingan thermostate 4

dan pengujian kosong.

Capaian temperatur 5oC dalam ruanganpendingin pada settingan thermsotate 4 padaprinsipnya secara teori sudah cukup untukmengkondensasikan uap hasil pembakaransampah plastik. Pada gambar 11 terlihat lajupenurunan temperatur dalam ruang pengeringuntuk settingan thermsotate 6 lebih cepatdibandingkan dengan settingan thermostate 4terutama juga diwal-awal pengujian.Kemampuan mesin pendingin untukmendinginkan udara suplai pada settinganthermsotate 6 sedikit lebih tinggi darisettingan 4. Hal ini terlihat dari datapenelitian yang dihasilkan bahwa capaiantemperatur terendah yang dapat dicapai jugaberbeda yakni bisa mencapai 2oC. Capaiantemperatur 2oC tentu akan mempercepatproses kondensasi uap hasil pembakaran didalam ruang pendingin.



Gambar 11. Laju penurunan temperatur dalamruang pendingin mesin destilasi pada

settingan thermostate 6 dan pengujian kosong.b) Pengujian Menggunakan Sampah Plastik

Pada Ruang Pembakaran SettinganThermostate 6Pada pengujian menggunakan sampah

plastik dalam ruang pembakaran, makasettingan thermostate mesin pendingindigunakan 6. Pada settingan ini capaiantemperatur yang dihasilkan dalam ruangpendingin bisa mencapai 2oC hingga 0oC.Secara teori kondisi ini akan mempercepatterjadinya proses kondensasi gas hasilpembakaran plastik dalam ruangan pendingin.Makanya untuk pengujian denganmenggunakan sampah plastik settinganthermostate yang digunakan adalah 6.

Laju penurunan temperatur udara dalamruang pendingin pada pengujian berisisampah plastik jenis polyethylene terephtalate(PET) dan jenis high density polyethylene(HDPE) dapat terlihat pada gambar 12 dan13.


dan pengujian dengan sampah plastik jenis PET

Gambar 13. Laju penurunan temperatur dalam ruangpendingin mesin destilasi pada settingan thermostate6 dan pengujian dengan sampah plastik jenis HDPE

Hal yang sama juga terjadi pada prosespengujian pada hari terakhir. Pada pengujianini, laju penurunan temperatur pada ruangpendingin terlihat hampir sama denganpengujian terdahulu yang menggunakansampah plastik. Capaian temperatur terendahdalam ruang pendingin sekitar 2oC - 0oCseperti terlihat pada gambar 14.


dan pengujian terakhir dengan sampah plastik jenisPET

2) Hubungan Kelembaban Udara DalamRuang Pendingin dengan WaktuPengujianKelembaban udara dalam ruang

pendingin secara prinsip tidak berubah secarasignifikan selama proses pengujian. Hal initerjadi karena gas hasil pembakaran plastiktidak bersentuhan langsung dengan udaradingin di dalam ruang pendingin. Yangbanyak berperan dalam proses kondensasi gashasil pembakaran dalam ruangpendinginadalah proses perpindahan panasdari gas ke pipa galvanis dan dari pipagalvanis ke udara dingin dalam ruang.



Perpindahan panas yang terjadi secarakonveksi, konduksi dan konveksi lagi.

a) Pengujian Kosong Settingan Thermostate4 dan 6Pada pengujian kosong baik pada

settingan thermostate 4 atau 6 tidak terlihatperubahan kelembaban udara dalam ruangpendingin secara signifikan. Pada pengujiankosong ini tidak ada penambahan temperaturdari uap hasil pembakaran sampah plastik.Panas yang menjadi beban mesin pendinginhanya berasal dari panas lingkungan yangmasuk melalui dinding ruang pendingin danpanas yang berasal dari lampu sertapertukaran udara jika pintu intip dibuka tutup.Jadi tidak terjadi perubahan temperatur yangsignifikan dalam ruang pendingin yang dapatmempengaruhi perubahan kelembaban dalamruang pendingin.

Gambar 15. Perubahan kelembaban relatif udara dalamruang pendingin terhadap waktu pengujian, settingan

thermostate 4, uji kosong.

Gambar 15 dan 16 adalah prosesperubahan kelemban relatif udara dalamruang pendingin selama proses pengujiankosong dengan settingan mesin thermostatemesin pendingin 4 dan 6. Kelembaban udaradalam ruang pendingin pada pengujiankosong baik pada settingan thermostate 4berkisar antara 69% hingga 73%. Hal yangsama juga pada pengujian kosong settinganthermostate 6, berkisar antara 68% hingga73%.

Gambar 16. Perubahan kelembaban relatif udara dalamruang pendingin terhadap waktu pengujian, settingan

thermostate 6, uji kosong.

b) Pengujian Menggunakan Sampah PlastikPada Ruang Pembakaran SettinganThermostate 6Pengujian dengan menggunakan sampah

plastik jenis polyethylene terephtalate (PET)dan jenis high density polyethylene (HDPE)dilakukan pada settingan thermostate 6 agarproses pendinginan berlangsung lebh cepat.Pada pengujian ini perubahan kelembabanrelatif udara dalam ruang pendingin berkisarantara 68% hingga 73%. Proses pengujiandengan menggunakan sampah plastik tidakmembuat terjadinya perubahan kelembabanudara dalam ruang pendingin secarasignifikan. Hal ini disebabkan bebanpendinginan untuk pengkondensasian uaphasil pembakaran tidak terlalu besar.

Gambar 17 dan 18 adalah grafik yangmenunjukan hubungan perubahan kelembabanrelatif udara dalam ruangan dengan waktu.Pengujian dilakukan dengan menggunakansampah plastik jenis PET dan HPDE dengansettingan thermostate 6.

Gambar 17. Perubahan kelembaban relatif udara dalamruang pendingin terhadap waktu pengujian, settinganthermostate 6, uji dengan sampah plastik jenis PET



Gambar 18. Perubahan kelembaban relatif udara dalamruang pendingin terhadap waktu pengujian, settinganthermostate 6, uji dengan sampah plastik jenis HDPE

Pada pengujian dihari terakhir denganmenggunakan sampah plastik jenis PETmenghasilkan kondensat bahan bakar minyaksebanyak 15 ml, kelembaban relatif udaradalam ruang pendingin juga tidak mengalamiperubahan yang cukup berarti. Perubahankelembaban relatif udara yang terjadi hampirsama dengan pengujian menggunakansampah plastik pada waktu sebelumnya.Kelembaban relatif udara dalam ruangpendingin berkisar antara 68% hingga 73%seperti ditunjukkan oleh gambar 19.

Gambar 19. Perubahan kelembaban relatif udara dalamruang pendingin terhadap waktu pengujian, settinganthermostate 6, uji terakhir sampah plastik jenis PET

3). Hubungan COP Mesin Pendingin denganWaktu PengujianBesarnya daya listrik yang disuplai ke

kompresor mesin pendingin seharusnyasebanding dengan banyaknya energi dinginyang dapat termanfaatkan (Q,use) dalammendinginkan produk dalam ruang pengering.Perbandingan antara energi dingintermanfaatkan (Q,use) dengan daya listrikyang disuplai ke dalam mesin pendingindisebut dengan unjuk kerja (coefficient of

performance, COP) dari mesin pendingin.Pada penelitian ini juga diamati dan diukurdaya listrik yang disuplai ke mesin pendingin,dan energi dingin yang bisa dihasilkan olehmesin pendingin dan termanfaatkan olehproduk (Q,use). Hal ini dilakukan dengantujuan agar diketahui pula kinerja dari mesinpendingin secara keseluruhan.

a) Pengujian Kosong Settingan Thermostate4 dan 6

Pada gambar 20 dan 21 terlihat lajupeningkatan kinerja atau Coefficient OfPerformance (COP) dari mesi pendingin.Kinerja mesin pendingin adalah kemampuanmesin pendingin dalam mendinginkan ruangpendingin dibagi dengan daya listrik yangdisuplai oleh kompresor. Dalammendinginkan ruang pendingin pada dasarnyayang manjadi dasar kemampuan pendinginanadalah beban panas yang dapat dibuang olehmesin pendingin persatuan waktu.

Gambar 20. Laju perubahan kinerja mesin pendinginterhadap waktu pengujian, settingan thermostate 4 ,

uji kosong.

Gambar 21. Laju perubahan kinerja mesin pendinginterhadap waktu pengujian, settingan thermostate 6, uji

kosong

Dari gambar 19 dan 20 terlihat bahwaCOP mesin cenderung meningkat seiring



dengan waktu pengujian. Peningkatan COPmesin pendingin dalam kisaran 0,6,76 hingga0,693.

b) Pengujian Menggunakan Sampah PlastikPada Ruang Pembakaran SettinganThermostate 6

Untuk pengujian dengan menggunakansampah plastik, laju peningkatn COP mesinpendingin terlihat juga hampir sama denganpengujian ksosong dengan kisaran antara0,676 hingga 0,691. Hal sebetulnyamenunjukan bahwa mesin pendingin dapatbekerja dengan baik. Mesin pendingin inibekerja cukup stabil. Artinya diberi bebanpendinginan atau tidak diberi bebanpendinginan dalam bentuk uap panas hasilpembakaran dalam ruang pembakaran COPnya masih stabil. Hal ini dapat terlihat darigambar 22 dan 23.


dengan sampah plastik jenis PET


dengan sampah plastik jenis HDPE

Hal yang sama juga terlihat pada pengujianterakhir, perubahan COP mesin pedinginterlihat pada kisaran 0,676 hingga 0,692

Gambar 5.17. Laju perubahan kinerja mesin pendinginterhadap waktu pengujian, settingan thermostate 6, uji

hari terakhir dengan sampah plastik jenis PET

Rendahnya nilai COP mesin pendinginyang diapatkan dari hasil pengujian inimenurut analisa tim penelitian dipengaruhioleh banyak faktor diantaranya adalahkemampuan produk menyerap dingin yangdisuplai oleh mesin pendingin mungkinrendah, banyaknya energi dingin yangterbuang ke luar ruangan akibat adanyakebocoran energi dari ruang pengering hasilrancang bangun.

V. KESIMPULAN

Dari hasil pengujian unjuk kerja,pengolahan dan analisis data yang telahdilakukan pada mesin destilasi pengolahsampah plastik menjadi bahan bakar minyakmaka dapat diambil beberapa kesimpulan:1. Secara teknis mesin destilasi pengolah

sampah plastik menjadi bahan bakarminyak hasil rancang bangun padapenelitian ini dapat berfungsi, namunmasih perlu dilakukan perbaikan-perbaikan sebelum dilakukan untukpengujian dalam skala yang lebih luas.

2. Ruang pendingin sudah berfungsi denganbaik, meskipun proses kondensasi tidakberhasil dicapai sebagaimana perencanaansemula.



3. Mesin destilasi telah dapat menghasilkankondensat berupa bahan bakar minyak(dicapai pada pengujian terakhir tanggal16 Januari 2014) sebanyak lebih kurang15 ml dengan pembakaran sampah plastik2,5 kg. Bahan bakar yang dihasilkanbelum teridentifikasi secara kimiawi.

4. Bahan bakar minyak yang dihasilkanterlihat cukup bersih dan secara fisikmendekati minyak aftur.

5. Menara uap tidak berfungsi sebagaitempat menfraksinasi uap hasilpembakaran, diameternya terlau besar danketinggiannya masih kurang.

6. Pengunaan sampah plastik jenis PET danHDPE untuk di destilasi, berlangsunglebih cepat terurai menjadi uap. Dalamwaktu kurang dari 2 jam uap telahterbentuk dalam ruang pembakaran. Halini ditandai dengan naiknya tekanan yangditunjukan oleh pengukru tekanan(pressure gage).

DAFTAR PUSTAKA

[1] Agung Suprihatin, S. Pd; Ir. DwiPrihanto; Dr. Michel Gelbert.Pengelolaan Sampah. Malang: PPPGT /VEDC Malang. (1996).

[2] Ahvenainen, Raija. Modern PlasticsHandbook (edisi ke-1st). WoodheadPublishing Limited.. hlm. 24.1. (2003).

[3] ____________. DKI Perlu ModernisasiPengolahan Sampah (Republika edisi 18Agustus 2004), Sampah Dapat HasilkanEnergi Listrik (www.energi.lipi.go.idedisi 6 Desember 2004. (2004).

[4] Aziza. plastik. www.wikipedia.org.diaskes pada tanggal 23 April 2013.

[5] Bachriansyah, S. Identifikasi plastik.Makalah Pelatihan TeknologiPengemasan Industri Makanan danMinuman, Departemen Perindustriandan Perdagangan, Bogor. (1997).

[6] Biyanto, TR., Wahyudi, H., danSantosa, HH, Control Strategy of SingleDistillation Column Binary System ofMethanol-Water. Journal Instrumentasi,Instrumentation Society of Indonesia,Jakarta. (2004).

[7] Biyanto, TR, Suhartanto,T, Widjiantoro,BL, Predicting Liquid-Vapor (LV)Composition at Distillation coloumn,Journal Of Science And Technology –SONGKLANAKARIN – Thailand.(2008).

[8] Breeze,Paul et al. Renewable EnergyFocus Handbook. Academic Press.Elsevier. Linacre House, Jordan Hill,Oxford OX2 8DP,UK. (2009).

[9] Bierley, A.W., R.J. Heat and M.J. Scott.Plastic Materials Properties andAplications. Chapman and HallPublishing: New York.

[10] Chem Edu 09. 29 April 2012.Pemanfaatan Limbah PlastikMenjadi Bahan Bakar Minyak.www.chemedu09.wordpress.com.Diakses pada tanggal 28 Agustus 2012.(1988).

[11] Cleanup. Plastic. www.cleanup.com.au.Diakes pada tanggal 28 Agustus 2012.

[12] Diana Rahmawati, Pemodelan KolomDistilasi Methanol-Air MenggunakanJaringan Saraf Tiruan, Tesis JurusanTeknik Elektro FTI-ITS Surabaya.(2004).

[13] Harper, Charles A. Plastics Materialsand Processes: A ConciseIncyclopedia". John Wiley & Sons, Inc.ISBN 0-471-45603-9. (2003).

Biodata PenulisFT UNP sampai sekarang.Arwizet, Saat ini aktif sebagai Dosen di JurusanTeknik Mesin Fakultas Teknik Universitas NegeriPadang.

mesin destilasi pengolahan sampah plastik menjadi …

Documents