i
TUGAS AKHIR
PERANCANGAN TABUNG PENGOLAH LIMBAH
PLASTIK MENJADI BAHAN BAKAR TERBARUKAN
(PIROLISIS) KAPASITAS 50 KG / BATCH
DI SUSUN OLEH :
MUHAMMAD NOORDIANSYAH : 201210120312207
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
ABSTRAK
Pirolisis adalah alat pengolahan limbah sampah plastik menjadi bahan bakar terbarukan, dengan menggunakan bahan dari limbah sampah plastik jenis
PET (Polypropylene Terephtalate ), HDPE ( High Density Polyethylene), PVC (Vinyl
polypronil chloride), LDPE (Low Density Polyethylene), PP (Polypropylene), PS
(Polystyrene).
Dengan adanya inovasi alat destilasi ini dapat digarapkan mampu mencukupi kebutuhan energi sehari-hari, dan mengurangi limbah plastik yang saat ini semakin tak terbendung.
Kata kunci : Pirolisis, Energi Terbarukan.
ABSTRACT
Pyrolysis is a tool of waste processing plastic waste into renewable fuel,
using material from the type of PET waste plastic waste ( polypropylene
Terephtalate ), HDPE ( High Density Polyethylene ), PVC ( Vinyl polypronil
chloride ), LDPE ( Low Density Polyethylene ), PP ( Polypropylene ), PS (
Polystyrene ).
With the innovation of distillation equipment can digarapkan able to meet
their daily energy needs , and reduce plastic waste that is now unstoppable.
vii DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL LEMBAR PENESAHAN LEMBAR ASISTENSI LEMBAR PERNYATAAN ABSTRAK DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR KATA PENGANTAR
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 2
1.3. Tujuan ... 3
1.4. Manfaat ... 3
1.5. Batasan Masalah ... 3
BAB II TINJUAN PUSTAKA ... 4
2.1. Pengertian Sampah ... 4
2.1.1. Bagian – Bagian Sampah ... 4
2.1.2. Komposisi Fisik Sampah ... 8
2.1.3. Faktor –Faktor yang Mempengaruhi Produksi Sampah ... 8
2.1.4. Masalah – Masalah dari Sampah ... 9
2.1.5. Dampak – Dampak Sampah... 10
2.3. Sampah Plastik... 15
2.4. Jenis – Jenis Plastik ... 16
2.5. Pengelolaan Sampah ... 19
2.5.1. Pembakaran Sampah Menggunakan Incinerator ... 21
2.5.2. Metode Gasifikasi ... 28
2.5.3. Metode Pirolisis ... 30
2.5.4. Macam – Macam Proses Pirolisis ... 31
2.6. Pemeriksaan Perancangan ... 33
2.6.1. Ukuran Luas Tabung Pirolisis ... 35
2.6.2. Ukuran Volume Tabung Pirolisis ... 35
2.6.3. Syarat Agar Tabung Pirolisis Tidak Putus Akibat Tekanan Kerja ... 35
2.6.4. Syarat Agar Tabung Pirolisis Tidak Belah Akibat Tekanan Kerja ... 36
2.6.5. Syarat Agar Tabung Pirolisis Tidak Pecah Akibat Tekanan Kerja ... 36
2.6.6. Perhitungan Perpindahan Panas Pada Tabung Pirolisis ... 37
2.6.7. Perhitungan Kekuatan Sambungan Las ... 38
BAB III KONSEP DESAIN ... 39
3.1. Diagram Alir Perancangan ... 39
3.2. Konsep Desain Tabung Pirolisis ... 40
3.2.1. Daftar Persyaratan ... 40
3.2.2. Konsep Produk ... 41
ix
3.2.2.2. Rangka ... 42
3.2.2.3. Dimensi dan Berat ... 42
BAB IV ANALISA DATA ... 43
4.1. Data Teknis ... 43
4.1.1. Detail Tabung Pirolisis ... 43
4.1.2. Perhitungan Kekuatan Bahan Pada Tabung Pirolisis... 46
4.1.3. Perhitungan Perpindahan Panas Pada Tabung Pirolisis ... 47
4.2. Perhitungan Kekuatan Sambungan Las ... 51
BAB V PENUTUP ... 52
5.1. Kesimpulan ... 52
5.2. Saran ... 52
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Spesifikasi Bahan JIS ... 34
Tabel 3.1. Persyaratan Perancangan Tabung Pirolisis ... 41
Tabel 4.1. Ketentuan Massa Jenis ... 45
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
KATA PENGANTAR
Maha Pemurah Allah SWT, atas segala taufik dan hidayah – Nya yang selalu diberikannya kepada kita tanpa pernah terputus. Salawat dan salam kita panjatkan kepada Junjungan Nabi Besar Muhammad SAW sebagai Nabi dan Rasul akhir zaman.
Dalam penulisan skripsi ini penulis memberikan judul “ Perancangan Tabung Pengolah Limbah Plastik Menjadi Bahan Bakar Terbarukan
(Pirolisis) Kapasitas 50 kg/batch ” skripsi ini dibuat dengan tujuan sebagai salah
satu syarat untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di Universitas Muhammadiyah Malang. Tugas akhir ini tidak akan tersusun tanpa adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak baik dalam segi material maupun spiritual dan karenanya penyusun mengucapkan terima kasih :
1. Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karuniaNya sehingga penulis bisa menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Ayah & Ibu tercinta, kakak & adik dirumah, beserta seluruh keluarga dan orang-orang yang penulis sayangi yang selalu memberikan motivasi bagi penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini, yang selalu memberikan doa dan restu bagi penulis juga dukungan baik moril maupun materil.
xiii
4. Bpk. Ir.Sudarman,.M.T selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
5. Bpk. Ir.Daryono,.M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang.
6. Bpk. Ir.Eko Hariyadi,.M.T selaku dosen pembimbing I yang telah banyak memberikan bimbingan dan pengarahan dengan sabar dan bijaksana serta memberikan dorongan dari awal hingga akhir penulisan Tugas Akhir ini. 7. Bpk. Ir.Herry Suprianto,.M.T selaku dosen pembimbing II yang juga telah
banyak membantu dengan memberikan semangat dan motivasi, serta bimbingan dan pengarahan dengan sabar dan bijaksana serta memberikan dorongan dari awal hingga akhir penulisan Tugas Akhir ini.
8. Bapak dan Ibu Dosen khususnya jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan dan juga wawasan yang luas pada saat perkuliahan. 9. Para Staf dan juga teknisi jurusan Teknik Mesin yang sudah banyak membantu
dan dengan sabar memberikan petunjuk dan arahan di dalam penyelesaian rangkaian kegiatan pada Tugas Akhir ini.
10.Para Staf dan teman – teman Part Time di Biro Kemahasiswaan yang telah memberikan support, semangat dan dukungan dalam menyelesaikan seluruh kegiatan selama Tugas Akhir ini.
12.Dan juga tidak lupa kepada teman-teman mahasiswa reguler Universitas Muhammadiyah Malang, khususnya jurusan Teknik Mesin yang telah dengan sangat terbuka, baik dan ramah dalam menerima kehadiran kami selama ini. Baik pada saat mengikuti kegiatan perkuliahan di kelas, maupun dalam pergaulan sehari-hari.
Harapan penulis semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat baik diri pribadi ataupun orang lain dan semoga kebaikan rekan – rekan semuanya mendapatkan ganjaran dari Allah SWT dengan pahala yang berlipat ganda. Amin.
Malang, 28 Oktober 2014
xv
DAFTAR PUSTAKA
Gita Nurul Puspita, Jala Sampah 2004, Science in Our World Our Life, 2009.
Suwardiyono, Puji Santoso, M.Awwaluddin, Perancangan Tangki Simulasi Reaktor Untuk Untai Uji Sistem Kendali Reaktor Riset, Volume 06, No.01 Juni 2012.
Ayu Retno, Perpindahan Panas Heat Transfer, Academia.edu (diakses 8 oktober 2014)
Unit Pengolahan Sampah Plastik Menjadi Minyak Bumi
widikrisna.wordpress.com/ (1 maret 2014)
Kadir. Kajian Pemanfaatan Sampah Plastik Sebagai Sumber Bahan Bakar Cair. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Haluoleo, Kendari.
Riadi Selamet. Ecogreen alat pengolah sampah pelastik jadi BBM , alat pengolah sampah pelastik menjadi BBM (minyak tanah,solar dan bensin).
Adityo Suryo Aji Wibowo, Studi Sifat Minyak Pirolisis, 2011
Gere dan Tiumoshenko, Mekanika bahan jilid 1
R. S Khurmi, Strength Of Material, A, Text Book
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sampah plastik menjadi masalah lingkungan berskala global. Plastik banyak dipakai dalam kehidupan sehari-hari, karena mempunyai keunggulan-keunggulan seperti kuat, ringan dan stabil. Namun plastik yang beredar di pasaran saat ini merupakan polimer sintetik yang terbuat dari minyak bumi yang sulit untuk terurai. Dari data survei salah satu akun “greenliving” yang dipostkan di media
massa online, jika dalam satu hari saja jumlah sampah yang dihasilkan per individu sebanyak 9 plastik, 3 styrofoam dan 1 kemasan botol sekali pakai, dengan asumsi sekitar 228 juta penduduk di Indonesia. Maka dalam sehari indonesia menghasilkan 2.052.000.000 kantong plastik, 684 juta styrofoam dan 228 kemasan botol sekali pakai. (Sumber : member detikforum.com / greenliving).
2
metan, dimana lebih berbahaya dari 1 ton karbondioksida yang dihasilkan dari proses pembakaran sampah plastik sekali pakai. Penggunakan plastik juga akan semakin meningkatkan pula pencemaran lingkungan seperti pencemaran tanah.
Plastik juga merupakan bahan anorganik buatan yang tersusun dari bahan-bahan kimia yang cukup berbahaya bagi lingkungan. Limbah daripada plastik ini sangatlah sulit untuk diuraikan secara alami. Oleh karena itu penggunaan bahan plastik dapat dikatakan tidak bersahabat ataupun konservatif bagi lingkungan apabila digunakan tanpa menggunakan batasan tertentu. Sedangkan di dalam kehidupan sehari-hari, khususnya kita yang berada di Indonesia, penggunaan bahan plastik bisa kita temukan di hampir seluruh aktivitas hidup kita. Padahal apabila kita sadar, kita mampu berbuat lebih untuk hal ini yaitu dengan menggunakan kembali (reuse) kantung plastik yang disimpan di rumah. Dengan demikian secara tidak langsung kita telah mengurangi limbah plastik yang dapat terbuang percuma setelah digunakan (reduce). Atau bahkan lebih bagus lagi jika kita dapat mendaur ulang plastik menjadi sesuatu yang lebih berguna (recycle).
Perlu adanya alternatif proses daur ulang yang lebih menjanjikan dan berprospek ke depan. Salah satunya mengonversi sampah plastik menjadi minyak menggunakan sistem pirolisis. Hal ini bisa dilakukan karena pada dasarnya plastik berasal dari minyak bumi, sehingga tinggal dikembalikan ke bentuk semula. Selain itu plastik juga mempunyai nilai kalor cukup tinggi, setara dengan bahan bakar fosil seperti bensin dan solar.
1.2. Rumusan Masalah
3
1. Bagaimana mengatasi dimensi tabung pirolisis untuk mengonversi limbah plastik menjadi bahan bakar?
2. Bagaimana efektifitas kekuatan bahan material pembuatan tabung pirolisis?
1.3. Tujuan
Tujuan dalam perancangan ini sebagai berikut :
1. Mengetahui dimensi tabung pirolisis untuk mengonversi limbah plastik menjadi bahan bakar.
2. Mengetahui efektifitas kekuatan bahan material pembuatan tabung pirolisis.
1.4. Manfaat
Manfaat dalam perancangan ini sebagi berikut :
1. Terciptanya bahan bakar terbarukan sebagai energi alternatif. 2. Mengurangi limbah sampah plastik yang susah terurai.
3. Memberikan alternatif penanganan masalah lingkungan yang disebebkan oleh limbah plastik.
4. Meningkatkan nilai ekonomis dari limbah plastik.
1.5. Batasan Masalah
Batasan dalam perancangan ini sebagai berikut : 1. Perancangan desain tabung pirolisis.
2. Perhitungan kekuatan bahan pembuatan tabung pirolisis.
3. Perhitungan perpindahan kalor pada tabung pirolisis pada saat digunakan.
