PENGARUH KOMPOSISI LIMBAH
ABU PEMBAKARAN BIOMASSA KELAPA SAWIT
TERHADAP SIFAT-SIFAT DAN KARAKTERISTIK
KOMPOSIT POLIPROPILENA
SKRIPSI
Oleh
DANIL TARMIZI
090405047
PENGARUH KOMPOSISI LIMBAH
ABU PEMBAKARAN BIOMASSA KELAPA SAWIT
TERHADAP SIFAT-SIFAT DAN KARAKTERISTIK
KOMPOSIT POLIPROPILENA
SKRIPSI
Oleh
DANIL TARMIZI
090405047
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :
PENGARUH KOMPOSISI LIMBAH ABU PEMBAKARAN BIOMASSA
KELAPA SAWIT TERHADAP SIFAT-SIFAT DAN KARAKTERISTIK
KOMPOSIT POLIPROPILENA
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan, April 2014
PRAKATA
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pengaruh Komposisi Limbah Abu Pembakaran Biomassa Kelapa Sawit Terhadap Sifat-Sifat dan Karakteristik Komposit Polipropilena”
berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi gambaran kepada dunia industri tentang pemanfaatan limbah abu pembakaran biomassa kelapa sawit yang dapat diolah lebih lanjut untuk dijadikan bahan pengisi dalam pembuatan komposit polimer dan memiliki potensi untuk dijadikan bahan pengisi yang bersifat flame retardant.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis. Untuk itu secara khusus penulis mengucapakan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada Ibu
Ir. Kartini Noor Hafni, MT.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan, April 2014
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada :
1. Kedua orang tua penulis, M. Thamrin dan Nelly Farida, yang telah memberikan doa dan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.
2. Seluruh keluarga penulis terutama adikku, Tami Indriyani dan Bagus Lesmana yang telah memberikan doa kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.
3. Ir. Kartini Noor Hafni, MT dan Ir. A. Haris Simamora yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.
4. Dr. Halimatuddahliana, ST, M.Sc dan Dr. Maulida, ST, M.Sc yang telah banyak memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini.
5. Dr. Eng. Ir. Irvan, MSi sebagai Ketua Departemen Teknik Kimia USU. 6. Dr. Ir. Fatimah, MT sebagai Sekretaris Departemen Teknik Kimia USU. 7. Ir. Renita Manurung, MT sebagai Koordinator Skripsi.
8. Prof. Dr. Ir. Muhammad Turmuzi Lubis, MS sebagai Dosen Pembimbing Akademik.
9. Seluruh Dosen/Staf Pengajar Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan banyak sekali ilmu yang sangat berharga kepada penulis.
10.Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia USU.
11.Intan Zahara atas waktu, kerjasama, motivasi, semangat, dukungan dan segala pertolongan yang diberikan selama menjadi mahasiswa hingga selesainya skripsi ini.
12.Sahabat sekaligus teman seperjuangan, Muhammad Fachri dan Indra Amri yang banyak meluangkan waktu dan memberikan dukungan, semangat serta motivasi selama berada di Teknik Kimia USU.
banyak dukungan dan semangat kepada penulis selama berada di Teknik Kimia USU.
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Danil Tarmizi NIM : 090405047
Tempat / Tanggal Lahir : Medan / 09 Januari 1991 Nama Orang Tua: M. Thamrin
1. CSG periode 2011-2012 sebagai Ketua Umum
2. Himatek periode 2012 – 2013 sebagai Ketua Bidang Literatur dan Pengembangan
3. Asisten Laboratorium Kimia Organik (KO) periode 2011 – 2014 modul Hidrokarbon, Aldehid & Keton, Pembuatan dan Analisa Sabun, Isolasi Zat Warna
4. Koordinator Laboratorium Kimia Organik (KO) periode 2013 – 2014 Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal :
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan komposisi pengisi terbaik abu pembakaran biomassa kelapa sawit atau palm oil fuel ash (POFA) terhadap sifat-sifat dan karakteristik pada komposit polipropilena (PP) yang dihasilkan. Metodologi penelitian meliputi, penyiapan bahan baku, pencampuran menggunakan proses ekstrusi dan spesimen dicetak menggunakan injection molding. Variabel yang digunakan adalah perbandingan berat PP dengan POFA yaitu 90:10; 85:15; 80:20. Pengujian yang dilakukan terhadap komposit adalah Fourier Transform Infrared Spectroscope (FTIR), flammabilitas, Lost on Ignition (LOI), kekuatan tarik (tensile strength), pemanjangan pada saat putus (elongation at break), kekuatan bentur (impact strength), densitas, dan kadar abu. Dari hasil karakterisasi FTIR diketahui tidak adanya reaksi yang terjadi antara matriks dan bahan pengisi. Pada uji flammabilitas komposit rasio 80:20 memperoleh grade V-2. Hasil pengujian sifat-sifat mekanik komposit menunjukkan bahwa pengisi belum mampu meningkatkan kekuatan mekanik komposit PP-POFA dari polipropilena murni. Sifat mekanik maksimum komposit diperoleh pada rasio PP:POFA 90:10; dimana untuk kekuatan tarik diperoleh sebesar 17,945 MPa, sifat pemanjangan pada saat putus sebesar 53,553 % dan kekuatan bentur sebesar 112,1 J/m2.
ABSTRACT
This research aims to determine the best composition of filler palm oil fuel ash (POFA) in polypropylene (PP) composite of properties and characteristics. Research methodology includes, the preparation of raw materials, the extrude mixing process and specimens made by injection molding. The variables used are ratio between PP and POFA 90:10; 85:15; 80:20. Composite tested by Fourier Transform Infrared Spectroscope (FTIR), flammability, Lost on Ignition (LOI), tensile strength, elongation at break, impact strength, density, and ash content. From characterization by FTIR known that there wasn’t any reaction between matrix and filler. Flammibility test showed that ratio 80:20 had grade V-2. Mechanical properties showed that filler content have not been able to increase mechanical properties of composite PP-POFA than pure polypropylene. Mechanical properties maximum of composite showed at ratio PP:POFA 90:10; which tensile strength is 17,945 MPa, elongation at break is 53,553 % and impact strength is 112,1 J/m2.
2.4.1 Mekanisme Inhibisi Flame Retardant 14 2.4.2 Jenis Flame Retardant 16 2.5 PENGUJIAN/KARAKTERISASI KOMPOSIT 17 2.5.1 Flammabilitas 17
2.6 APLIKASI DAN KEGUNAAN PRODUK KOMPOSIT 20 2.7 ANALISA BIAYA 20 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 25 3.1 LOKASI PENELITIAN 25 4.1 KARAKTERISTIK FTIR (FOURIER TRANSFORM INFRA
RED) POLIPROPILENA DAN KOMPOSIT POLIPROPILENA BERPENGISI ABU PEMBAKARAN BIOMASSA KELAPA SAWIT 33 4.3 PHYSICAL PROPERTIES KOMPOSIT POLIPROPILENA
BERPENGISI ABU PEMBAKARAN BIOMASSA KELAPA SAWIT 35 4.4 FLAMMABILITAS KOMPOSIT POLIPROPILENA
BERPENGISI ABU PEMBAKARAN BIOMASSA KELAPA SAWIT 36 4.5 PENGARUH KANDUNGAN BAHAN PENGISI TERHADAP
KEKUATAN TARIK (TENSILE STRENGTH) KOMPOSIT
POLIPROPILENA 39 4.6 PENGARUH KANDUNGAN BAHAN PENGISI TERHADAP
SIFAT PEMANJANGAN (ELONGATION BREAK) PADA
SAAT PUTUS KOMPOSIT POLIPROPILENA 40 4.7 PENGARUH KANDUNGAN BAHAN PENGISI TERHADAP
KEKUATAN BENTUR (IMPACT STRENGTH) KOMPOSIT
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pohon industri pemanfaatan limbah padat kelapa sawit 5 Gambar 2.2 Rumus monomer polipropilena 7 Gambar 2.3 Reaksi partikel abu pembakaran biomassa kelapa sawit dengan
NaOH 12
Gambar 2.4 Segitiga api yang dipresentasikan ke fungsi temperatur dan waktu 12 Gambar 2.5 Pembentukan Nyala Api Pada Penyulutan dan Pembakaran Polimer 13 Gambar 2.6 Skema penyebaran nyala api selama proses pembakaran polimer 14 Gambar 2.7 Penggunaan komposit polipropilena dalam kabel berbasis flame
retardant 21
Gambar 2.8 Penggunaan Komposit Polipropilena di Industri Automotif 21 Gambar 3.1 Flowchart Pembentukan Komposit Polimer PP dan POFA 20 Gambar 3.2 Vertical burning test 23 Gambar 3.3 Spesimen uji Izod impact 24 Gambar 4.1 Karakteristik FTIR Abu Pembakaran Biomassa Kelapa Sawit 32 Gambar 4.2 Reaksi partikel abu pembakaran biomassa kelapa sawit
dengan NaOH 33 Gambar 4.3 Karakteristik FTIR Polipropilena dan Komposit Polipropilena
BerpengisiAbu Pembakaran Biomassa Kelapa Sawit 34 Gambar 4.4 Reaksi pozzolanik pada POFA 38 Gambar 4.5 Mekanisme flame retardancy pada pengaplikasian Mg(OH)2 39 Gambar 4.6 Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi Terhadap Kekuatan Tarik
Komposit 39 Gambar 4.7 Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi Terhadap Sifat Pemanjangan
(Elongation Break) Pada Saat Putus Komposi 41 Gambar 4.8 Pengaruh Kandungan Bahan Pengisi Terhadap Kekuatan Bentur
Gambar L2.5 Spesimen Uji 53 Gambar L2.6 Mesin Uji Tarik 53 Gambar L2.7 Mesin Uji Bentur 54 Gambar L2.8 Densimeter 54
Gambar L2.9 Furnace 55
Gambar L2.10 Desikator 55 Gambar L3.1 Data Uji Tarik Polipropilena 56 Gambar L3.2 Data Uji Tarik Komposit PP-POFA 90/10 57 Gambar L3.3 Data Uji Tarik Komposit PP-POFA 85/15 58 Gambar L3.4 Data Uji Tarik Komposit PP-POFA 80/20 59 Gambar L3.5 Data Uji Bakar Polipropilena 60 Gambar L3.6 Data Uji Bakar Komposit PP-POFA 90/10 60 Gambar L3.7 Data Uji Bakar Komposit PP-POFA 85/15 61 Gambar L3.8 Data Uji Bakar Komposit PP-POFA 80/20 61 Gambar L3.9 Hasil FTIR Abu Pembakaran Biomassa Kelapa Sawit (POFA) 62 Gambar L3.10 Hasil FTIR Abu Pembakaran Biomassa Kelapa Sawit (POFA)
Murni 62
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Jenis, potensi dan pemanfaatan limbah pabrik kelapa sawit 6 Tabel 2.2 Kandungan Senyawa kimia pada POFA 6 Tabel 2.3 Standart Flammabilitas Pembakaran Vertikal UL-94 18 Tabel 2.4 Rincian biaya pembuatan Komposit PP berpengisi POFA 23 Tabel 3.1 Flowchart Pembentukan Komposit Polimer PP dan POFA 27 Tabel 3.2 Vertical burning test 28 Tabel 3.3 Sketsa Spesimen Uji Tarik 29 Tabel 3.4 Ukuran Dimensi Spesimen Metoda Izod 30 Tabel 3.5 Flowchart Pembentukan Komposit Polimer PP dan POFA 27 Tabel 4.1 Physical properties komposit polipropilena berpengisi abu
pembakaran biomassa kelapa sawit 35 Tabel 4.2 Flammabalitas komposit polipropilena berpengisi abu pembakaran
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1 DATA PERCOBAAN 49 L1.1 Data Hasil Lost on Ignition (LOI) POFA 49 L1.2 Data Hasil Kadar Abu Komposit Polipropilena 49 L1.3 Data Hasil Densitas Komposit Polipropilena 49 L1.4 Data Hasil Flammabalitas Komposit Polipropilena 49 L1.5 Data Hasil Kekuatan Tarik Komposit Polipropilena 50 L1.6 Data Hasil Pemanjangan pada Saat Putus
Komposit Polipropilena
50
L1.7 Data Hasil Kekuatan Bentur Komposit Polipropilena
50
LAMPIRAN 2 DOKUMENTASI PENELITIAN 51 L2.1 Abu Pembakaran Biomassa Kelapa Sawit 51 L2.2 Komposit PP-POFA 51
LAMPIRAN 3 HASIL PENGUJIAN LAB ANALISIS DAN INSTRUMEN
56
L3.8 Data Uji Bakar Komposit PP-POFA 80/20 61 L3.9 Hasil FTIR Abu Pembakaran Biomassa Kelapa
Sawit (POFA) Treatment
62
L3.10 Hasil FTIR Abu Pembakaran Biomassa Kelapa Sawit (POFA) Murni
62
DAFTAR SINGKATAN
PP Polipropilena
POFA Palm Oil Fuel Ash
CPO Crude Palm Oil
ASTM American Standard Testing and Material
ISO International Standard Organization
FTIR Fourier Transfrom Infra-Red
LOI Lost on Ignition
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Dimensi
t Kekuatan tarik MPa Fmaks Beban maksimum Kgf
A0 Luas Penampang mula – mula m2 ɛ Pemanjangan spesimen % l Panjang spesimen akhir m l0 Panjang spesimen awal m
F Waktu terbakar s
