HASIL DAN PEMBAHASAN
4.2 PENGARUH JUMLAH KATALIS DAN SUHU PIROLISIS TERHADAP YIELD BAHAN BAKAR CAIR
Produk yang dihasilkan dari reaksi pirolisis polimer plastik adalah cair (gas yang terkondensasi), gas yang tidak terkondensasi, dan padatan [10, 37, 38]. Namun pada penelitian ini hanya bahan bakar cair yang ditinjau. Adapun yield bahan bakar cair berbasis berat (%wt) ditentukan dengan membandingkan berat bahan bakar cair yang dihasilkan dengan berat bahan baku yang digunakan [39, 40]. Pengaruh suhu pirolisis terhadap yield bahan bakar cair pada berbagai jumlah perbandingan bahan baku dan Katalis dapat dilihat pada gambar 4.3.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 200 250 300 350 Y ie ld (% ) Suhu Pirolisis (°C) PP : SG = 10 : 0 PP : SG = 10 : 1 PP : SG = 10 : 1,5 PP : SG = 10 : 2 PP : SG = 10 : 2,5 PP : SG = 10 : 3
Gambar 4.3 Pengaruh Suhu Pirolisis dan Jumlah Perbandingan Bahan Baku dan Katalis terhadap Yield Bahan Bakar Cair pada Suhu Reaksi 200 – 350 °C.
Dari Gambar 4.3, yield bahan bakar cair tertinggi diperoleh pada suhu reaksi 350°C pada perbandingan bahan baku PBKG dan jumlah katalis 10 : 0 dan 10 : 1 dimana diperoleh yield sebesar 71,06 %. Peningkatan suhu pirolisis pada perbandingan bahan baku dan katalis 10: 0 dan 10 : 1 akan meningkatkan yield bahan bakar cair. Namun untuk perbandingan jumlah bahan baku dan katalis 10 : 1,5 yield bahan bakar cair turun pada suhu 350 °C dengan yield tertinggi sebesar 57,93 %, pada perbandingan jumlah bahan baku dan katalis 10 : 2 yield bahan bakar cair turun pada suhu 350 °C dengan yield tertinggi sebesar 69,94 %, pada perbandingan jumlah bahan baku dan katalis 10: 2,5 yield bahan bakar cair turun pada suhu 300 °C dengan yield tertinggi sebesar 59,33%; dan pada perbandingan jumlah bahan baku dan katalis 10 : 3 yield bahan bakar cair turun pada suhu 300 °C dengan yield tertinggi sebesar 63,40 %. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan diketahui peningkatan suhu pirolisis dapat meningkatkan maupun menurunkan
terkondensasi mengalami peningkatan jumlah, sehingga peningkatan selanjutnya akan menurunkan yield bahan bakar cair.
Hal ini disebabkan karena temperatur sangat mempengaruhi yield produk cair dan gas [41]. Konversi akan meningkat ketika ada peningkatan suhu reaksi disebabkan aktivitas katalis yang meningkat seiring dengan peningkatan suhu. Berdasarkan persamaan Arhenius, konstanta laju reaksi meningkat dengan adanya peningkatan suhu reaksi, dengan demikian molekul – molekul akan dapat berinteraksi lebih dalam menghasilkan produk cair [40]. Akan tetapi peningkatan suhu pirolisis lebih lanjut dan melewati batas akan memecah ikatan polimer semakin kuat sehingga menghasilkan ikatan – ikatan yang lebih kecil [42] sehingga produk yang dihasilkan lebih banyak dalam bentuk gas yang susah terkondensasi dan menurunkan yield produk cair [42,43,44].
Hasil yang sama diperoleh juga pada beberapa penelitian lain seperti yang dilakukan oleh Sang et al [43] yang melakukan catalytic cracking pada limbah plastik dengan rentang suhu cracking 400 - 800 °C dan waktu reaksi selama 2 jam memperoleh liquid yield tertinggi pada suhu 600 °C sebesar 53% dan liquid yield menurun pada peningkatan suhu cracking selanjutnya. Gonzales et al [7] juga melakukan catalytic cracking pada limbah plastik jenis HDPE dengan menggunakan beberapa jenis katalis salah satunya adalah silika gel pada rentang suhu 450 – 700 °C, waktu pirolisis selama 2 jam, dan rasio bahan baku dan katalis 10 : 1. Didapatkan yield tertinggi pada suhu 450 °C dan yield menurun dengan meningkatnya suhu pirolisis. Limbah polietilena terdegradasi disuhu yang lebih tinggi daripada limbah jenis polipropilena karena polietilena mempunyai energi aktivasi yang lebih tinggi (280 – 320 kJ/mol) daripada limbah polipropilena (190 – 220 kJ/mol) [45].
Gambar 4.3 juga menunjukkan pengaruh jumlah katalis terhadap yield bahan bakar cair pada rentang suhu 200 – 350 °C. Dari gambar 4.3ber dapat dilihat yield bahan bakar cair tertinggi diperoleh pada perbandingan PBKG dan Katalis 10 : 0 atau tanpa penggunaan katalis pada suhu reaksi 350 °C, dimana yield yang diperoleh sebesar 71,064 %. Penambahan jumlah katalis dapat menaikkan maupun menurunkan yield dimana penurunan yield bahan bakar cair dapat disebabkan karena produksi gas yang susah terkondensasi lebih banyak. Pada suhu pirolisis 200
°C, yield bahan bakar cair meningkat sampai perbandingan bahan baku dan katalis sebesar 10 : 2,5 lalu pada perbandingan 10 : 3 yield bahan bakar cair menurun. Pada suhu pirolisis 250 °C, yield bahan bakar cair menurun pada perbandingan bahan baku dan katalis 10 : 3. Pada suhu pirolisis 300 °C, yield bahan bakar cair menurun pada perbandingan bahan baku dan katalis 10 : 2. Pada suhu pirolisis 350 °C yield bahan bakar cair menurun pada perbandingan bahan baku dan katalis 10 : 1,5.
Penggunaan katalis yang lebih sedikit menghasilkan degradasi polimer yang sama, hanya saja dicapai pada suhu yang lebih tinggi [46]. Pada jumlah katalis yang lebih banyak konversi polipropilena menjadi senyawa aromatik yang lebih tinggi yang menghasilkan karbon amorf dan akan menurunkan yield bahan bakar cair. Hal ini juga karena sifat self-pyrolytik senyawa aromatik yang bisa dikonversi menjadi karbon amorf [18, 4]. Pada penelitian ini bahan baku dan katalis dicampur dan dimasukkan kedalam reaktor. Ada dua metode bagaimana katalis dapat ditambahkan kedalam reaktor, yaitu kontak fasa cair dan kontak fasa gas. Pada kontak fasa cair, katalis dan bahan baku polimer dicampur dan dimasukkan kedalam reaktor dan dipanaskan. Namun pada kontak fasa gas, bahan baku polimer terlebih dahulu dipanaskan hingga menjadi gas, kemudian gas yang terbentuk dikontakkan dengan katalis. Kedua metode ini tidak menghasilkan perbedaan yang signfikan [42].
Hasil yang sama juga diperoleh Fazal et al [47] yang melakukan catalytic
cracking dengan rentang suhu 250 – 400 °C, waktu reaksi selama 1 jam, dan jumlah berat katalis 0 – 2,5 gr atau rasio katalis dan bahan baku 0 – 0,3. Kondisi optimum dicapai pada rasio katalis dan bahan baku 0,2 dengan yield cairan 69,73%. Lin et al [48] melakukan catalytic cracking pada limbah polimer dengan suhu pirolisis 390 °C dengan berbagai perbandingan limbah plastik dan katalis 100 – 600 (b/b) dan waktu reaksi selama 20 menit dan mendapatkan kesimpulan bahwa yield liquid bertambah dengan bertambahnya rasio limbah plastik : katalis atau dapat disimpulkan yield liquid meningkat dengan berkurangnya jumlah katalis. Gulab et
al [46] melakukan catalytic cracking terhadap limbah HDPE pada suhu 643 K dan
693 K, menggunakan katalis zeolit pada fraksi berat katalis 10 – 34 %, dan waktu reaksi selama 30 menit. Yield liquid dapat meningkat pada peningkatan jumlah katalis pada suhu 643 K namun pada suhu 693 K yield liquid menurun dengan
bertambahnya jumlah katalis. Hal ini dapat disebabkan oleh perbedaan temperatur pirolisis dimana pada suhu yang lebih tinggi dihasilkan produk gas yang lebih banyak. Akpanudoh et al [49] melakukan catalytic cracking terhadap limbah LLDPE dengan menvariasikan perbandingan polimer dan katalis 1 : 1 sampai 6 : 1 dan waktu reaksi selama 25 menit. Yield liquid tertinggi didapatkan pada perbandingan 4 : 1 setelah itu terjadi penurunan yield liquid.
