Bab III
Metodologi Penelitian
Penelitian pemisahan plastik dengan jig dilakukan dalam skala laboratorium untuk mengetahui sifat fisik sampel plastik, dan pengamatan proses jig dalam reaktor batch untuk mengetahui waktu pemisahan materi campuran. Secara garis besar, metodologi penelitian mengikuti bagan alir yang ditampilkan pada Gambar III.1.
Gambar III.1. Diagram Alir Metodologi Penelitian
Merujuk pada bagan alir penelitian pada Gambar III.1 akan dijelaskan tahapan rinci penelitian pemisahan jig.
A. Survey kegiatan daur ulang plastik Sistem Pengklasifikasian Jenis Plastik
Metode pemisahan manual
C. Pemeriksaan sampel plastik
Percobaan Pendahuluan menggunakan PET, PS, ABS, LDPE, HDPE, PP, dan PE
Sieve analysis sampel cacahan : PET, ABS, PS
Sampel di beri warna berdasarkan ukuran
Pengukuran densitas dan persen pori
D. Operasional Reaktor Jig
Variasi proses (faktor fisik :ukuran, densitas, tinggi media, campuran; faktor operasi : amplitudo dan frekuensi)
Pengamatan proses sampai terjadi stratifikasi lapisan (penentuan waktu proses pemisahan)
F. Hasil Penelitian dan Pembahasan :
Pengaruh kondisi fisik sampel : densitas, ukuran, tinggi sampel dalam reaktor, campuran jenis materi
Pengaruh parameter operasi: frekuensi dan amplitudo
Pengaruh gaya-gaya yang bekerja pada plastik saat proses pemisahan
Efisiensi pemisahan materi campuran
Penentuan Parameter-Parameter Operasi Proses B.Penyediaan reaktor batch skala laboratorium
III.1 Survey Kegiatan Daur Ulang Plastik
Survey dilakukan pada Sentra Daur Ulang Limbah Plastik, CV. Peka di Jl.Cipamokolan, Bandung untuk mengetahui jenis limbah plastik daur ulang yang tersedia dan kondisi eksisting pemisahan material plastik yang dilakukan manual. Hasil survey diperoleh plastik untuk bahan baku daur ulang dalam bentuk cacahan, yaitu PET bening, ABS warna, PS bening, LDPE warna, HDPE warna, PP warna, dan PE bening. Sumber cacahan plastik berasal dari produk-produk yang ditampilkan dalam Tabel III.1
Tabel III.1 Sumber Penggunaan Plastik untuk Bahan Baku Daur Ulang Jenis Plastik Kondisi Fisik (awal) Sumber
PET bening botol air mineral
PE bening air minum kemasan (gelas)
LDPE berwarna (biru) tutup gallon air minum HDPE berwarna (abu-abu gelap) mainan anak
PP berwarna (putih) karung plastik, botol reagen kimia
PS bening cover kaset, coverdisket, cover
VCD, toples kue
ABS Warna (hitam, putih) lapisan luar helm,ballpoint
Jenis sampel sesuai tabel III.1 selanjutnya akan diperiksa karakteristik fisik dan sifat-sifat sampel dalam fluida untuk menentukan jenis-jenis sampel yang dapat digunakan dalam penelitian.
III.2 Penyediaan Reaktor Batch
Reaktor yang digunakan dalam penelitian ditampilkan dalam Gambar III.2 merujuk pada skema reaktor yang sebelumnya digunakan oleh Tsunekawa, 2001dalam penelitian dengan Tacub Jig. Reaktor batch untuk penelitian memiliki spesifikasi sebagai berikut :
•Tangki terbuka terbuat dari fiber di isi air - Tinggi reaktor = 30 cm.
- Diameter reaktor = diameter saringan = 15 cm.
- Volume air = 4,0 Liter jika digunakan Amplitudo 4 dan 6 cm
• Saringan (fiber) yang menopang bagian bawah, dengan diameter lubang saringan = 1 mm
• Motor yang mengendalikan piston untuk berosilasi, menghasilkan pulsa merupakan amplitudo dan frekuensi, yang dialirkan ke dalam reaktor menggunakan saluran udara dari slang plastik.
• Saluran Udara dengan diameter 0,75 mm dan panjang saluran ± 60 cm.
(a) . Skema Reaktor Jig
(b) . Reaktor Penelitian di Laboratorium
Gambar III.2 Reaktor Jig yang digunakan dalam Penelitian Motor Motor Motor Pompa Piston 15 cm 30 cm Saringan Pengatur Frekuensi Pompa Piston Tabung Jig Input pulsa
III.3 Pemeriksaan Plastik Daur Ulang
Pemeriksaan plastik bekas meliputi sieve analysis (analisa saringan) dan pemeriksaan densitas.
a. Analisa saringan (ASTM Standard Test Sieve) dilakukan untuk mengetahui komposisi plastik PET, ABS, dan PS berdasarkan kesamaan ukuran. Pewarnaan sampel dilakukan setelah melewati analisa saringan, sehingga 1 kelompok jenis ukuran diwakili oleh 1 warna.
Pewarnaan dilakukan dengan spray merata pada sampel yang dihamparkan di atas kertas. Spraymenggunakan aerosol spray-paint merk Pylox produksi Nippon Paint. Penggunaan warna spray-paint ditampilkan dalam Tabel III.2
Tabel III.2 Sampel Berdasarkan Kelompok Ukuran Jenis Plastik Kelompok Ukuran (mm) Gambar > 12,7 > 9,5 > 6,5 PET > 2 ABS > 6,5
b. Percobaan pendahuluan dilakukan untuk mengetahui jenis plastik yang digunakan dalam penelitian. Pada dasarnya jenis plastik yang baik untuk dipisahkan dengan reaktor jig adalah yang memiliki densitas lebih besar dari densitas fluida. Dalam penelitian ini sampel yang dapat digunakan adalah PET , PS dan ABS.
c. Pengukuran densitas (basah) plastik, dilakukan untuk mengetahui densitas sampel dengan metode volumetrik. Pengukuran densitas dilakukan dengan menggunakan peralatan sebagai berikut :
• Gelas ukur volume 50 ml di isi air • Timbangan analitik
• Pipet hisap 1 ml
Densitas dihitung dengan pendekatan sebagai berikut : v w Densitas = ,
dimana w = berat sampel (gr), v= selisih volume gelas ukur setelah terisi sampel (ml) dan volume awal gelas ukur dan air (ml).
d. Pengukuran Densitas berdasarkan Stratifikasi Lapisan
Setelah melalui proses pendahuluan dalam reaktor jig terhadap setiap jenis sampel, terjadi stratifikasi lapisan atas dan lapisan bawah. Selanjutnya materi dalam lapisan atas (mengapung) dan materi di lapisan bawah (mengendap) diukur densitasnya, sehingga selanjutnya sampel untuk setiap jenis plastik terbagi menjadi 2 materi, yaitu materi berat dan materi ringan.
e. Pengukuran Densitas Kering Plastik
Densitas kering di ukur dengan menimbang sejumlah berat sampel terhadap volume sampel dalam suatu wadah.
) (cm3 sampel Volume sampel gram Densitas=
f. Pengukuran Persen Pori antara Materi dengan Fluida
Media Pori x basah Densitas ing Densitas reaktor dalam Media % 100 % 100 ker % = =
III.4 Operasional Reaktor Jig
Variasi dalam proses jig dilakukan untuk melihat pengaruh parameter-parameter operasi terhadap waktu pemisahan plastik sampai terjadi pemisahan berupa terbentuknya stratifikasi lapisan materi di dasar reaktor dan lapisan atas (di permukaan air).
Parameter-parameter yang dapat divariasikan dan diamati untuk menentukan pemisahan optimal adalah sebagai berikut :
1. Ukuran materi (diameter) dan densitas materi. Variasi ukuran dan densitas menunjukkan capuran materi dalam reaktor dimana variasi yang dilakukan terdiri dari :
1 campuran (PET ukuran > 2 mm, > 6.5 mm, > 9.5 mm, >12.7 mm) 2 campuran (PS-ABS)
3 campuran (PET-PS-ABS)
2. Tinggi sampel dalam reaktor dalam keadaan kering, sebelum ditambahkan fluida (air). Digunakan tinggi sampel 2 cm, 4 cm, 6 cm, 8cm, dan 10 cm untuk campuran PET, PET-ABS, dan PET-ABS-PS dengan kesamaan rasio tinggi.
3. Frekuensi osilasi, diketahui dengan menghitung jumlah putaran lempeng bundar seiring dengan gerakan pompa piston dalam satu menit yang ditunjukkan pada Gambar III.2. Frekuensi osilasi dilakukan dengan urutan terbesar – terkecil yaitu frekuensi 85 siklus/menit, 67 siklus/menit, 52 siklus/menit, 48 siklus/menit, dan 38 siklus/menit.
4. Amplitudo fluida atau tinggi pantulan air juga menggambarkan tinggi pantulan gerak materi dalam fluida.Operasi jig dilakukan pada amplitudo 1 cm, 2 cm, 4 cm dan 6 cm.
III.5 Analisa Data dan Pembahasan
a. Penentuan efisiensi pemisahan materi untuk sampel campuran ukuran, dan campuran densitas. berat total terkumpul massa pemisahan berat total terkumpul massa pemisahan ringan materi berat materi berat materi ringan materi = = % %
b. Menghitung pengaruh gaya-gaya yang bekerja pada pemisahan materi berat-ringan dalam reaktor jig, yaitu gaya gravitasi (gaya berat), gaya buoyant, dan gaya drag terhadap waktu pemisahan materi.
c. Perhitungan energi yang digunakan oleh materi pada saat proses jig
d. Analisa data hasil perhitungan dengan metode regresi multilinear untuk melihat parameter-parameter yang paling berpengaruh dalam waktu proses pemisahan dengan jig.
III.6 Parameter Operasional Optimum
Parameter operasi optimum ditentukan dengan melihat waktu terbaik yang dibutuhkan dalam proses jig sehingga mencapai pemisahan terbesar dengan mempertimbangkan pengaruh variabel yang divariasikan, yaitu pengaruh variasi ukuran, densitas, amplitudo, frekuensi, dan pengaruh gaya yang bekerja pada pemisahan partikel berat dan ringan dalam proses pemisahan dengan jig.
