1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Peningkatan konsumsi energi dan peningkatan volume sampah merupakan dua permasalahan besar yang muncul seiring dengan pertumbuhan ekonomi dan pertambahan penduduk. Di Indonesia, konsumsi energi di berbagai sektor seperti transportasi, industri, dan energi listrik untuk rumah tangga tercatat terus meningkat dengan laju pertumbuhan rata rata pertahun sebesar 5,2 % [1].
Sementara itu, sumber daya minyak bumi menurun dari hari ke hari sedangkan kebutuhan petrokimia meningkat untuk keperluan industri dan produksi energi [2]. Kondisi cadangan energi nasional yang semakin menipis menimbulkan kekhawatiran akan krisis energi di masa mendatang jika tidak ditemukan sumber-sumber energi yang baru. Konsumsi bahan bakar minyak jauh lebih tinggi dibandingkan konsumsi non-bahan bakar minyak dan LPG. Oleh sebab itu, bahan bakar minyak sudah menjadi sumber energi utama, tidak hanya di Indonesia, tetapi juga seluruh dunia.
Beberapa upaya yang telah dilakukan oleh pemerintah untuk mengatasi krisis energi diantaranya adalah dengan mengembangkan bahan bakar alternatif, yang berasal dari sumber daya energi terbarukan seperti, batubara, hidrogen, nuklir, dan lain-lain. Namun penelitian dan pengembangan energi baru yang selama ini dilakukan hanya berfokus pada pengembangan sumber dari bahan nabati, tambang, dan nuklir. Padahal masih terdapat banyak sumber lain yang berpotensi cukup besar sebagai sumber energi baru. Salah satunya adalah yang berasal dari limbah atau sampah khususnya limbah atau sampah plastik [1].
Plastik mempunyai sifat yang unik karena ikatan kimia yang kuat sehingga cocok untuk banyak aplikasi, akan tetapi ikatan ini tidak dapat terurai secara biologi
(non-biodegradable). Sementara itu, ketergantungan terhadap plastik semakin tinggi dengan meningkatnya gaya hidup yang semakin praktis. Oleh karena itu, volume besar dari plastik dalam penggunaan sehari-hari menghasilkan miliaran ton limbah non-degradable. Hal ini dengan cepat menjadi polutan yang mencemari
2
lingkungan (udara, tanah, dan air), memenuhi tempat pembuangan sampah, dan membahayakan kehidupan [3].
Di Indonesia, seperti banyak negara berkembang, konsumsi plastik juga telah meningkat karena pembangunan ekonomi dan urbanisasi yang pesat. Pada tahun 2011, Indonesia telah mengkonsumsi 10 kg plastik per kapita per tahun. Namun, sejumlah besar konsumsi akan meningkatkan produk limbah plastik yang menyebabkan masalah lingkungan. Penimbunan bukanlah pilihan yang cocok untuk membuang limbah plastik karena laju degradasi yang lambat. Penggunaan insinerator menghasilkan beberapa polutan ke udara, yang juga menyebabkan masalah lingkungan. Oleh karena itu, daur ulang dan metode pemulihan telah dikembangkan untuk meminimalkan dampak lingkungan dan mengurangi kerusakan yang diakibatkan limbah plastik [4].
Karena sering terjadinya perubahan harga minyak bumi yang mempengaruhi ekonomi dunia, meningkatkan ketertarikan dalam proses daur ulang yang berbeda dalam hal konservasi energi. Dalam satu sisi limbah plastik memiliki energi tersembunyi dengan konten yang sangat besar. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa energi yang sangat besar bisa didapat dengan daur ulang limbah plastik [5]. Pirolisis merupakan reaksi pemecahan termal dari rantai karbon polimer yang mempunyai berat molekul besar pada kondisi bebas oksigen dan akan menghasilkan molekul yang mempunyai berat molekul kecil. Pirolisis plastik adalah metode yang ekonomis untuk mengatasi masalah limbah plastik dan untuk memproduksi bahan bakar cair yang berkualitas sama dengan bahan bakar minyak bumi yang digunakan pada umumnya. Bahan bakar yang di produksi dari proses ini tidak mengandung sulfur karena tidak ada sulfur pada limbah plastik. Ini adalah sebuah keuntungan dibandingkan dengan bahan bakar diesel konvensional karena kandungan sulfur dapat membentuk SO2 setelah pembakaran. SO2 adalah polutan
yang menyebabkan pencemaran udara, yang mana dapat merusak kesehatan manusia [6].
Ada dua metode untuk pirolisis limbah plastik yaitu, termal dan katalitik. Beberapa katalis padat dapat digunakan untuk degradasi katalitik yaitu molecular sieve, alumina dan aluminosilikat, silika gel, karbon aktif, dan katalis FCC (Fluid Catalytic Cracking). Silika gel, alumina dan aluminosilikat dapat dianggap asam
3
alami, karena dapat mentransfer proton untuk hidrokarbon yang bertindak sebagai basa lemah [7]. Katalis terdiri dari asam Lewis dan Bronsted, yang menjadi faktor penting pada aktivitas katalis dan selektifitas produk. Hal ini karena asam Bronsted memainkan peran penambahan proton dan asam Lewis terlibat dalam hybride abstraction yang menuntun reaksi dengan pola yang berbeda pada degradasi hidrokarbon [8].
Sebelumnya juga telah dilakukan penelitian oleh Gonzales et al [7] tentang pengaruh penggunaan beberapa jenis katalis pada degradasi katalitik polietilen dan didapatkan konversi maksimum dengan penggunaan katalis silika gel pada suhu 450°C, 5A molecular sieve pada suhu 700 °C, dan karbon aktif pada suhu 450 °C. Fraksi gas yang didapatkan pada pemecahan dengan silika gel mempunyai komposisi metana tertinggi yaitu 34 %.
Dari uraian diatas penelitian dengan judul Pengaruh Suhu dan Persen Katalis dalam Pirolisis Limbah Plastik Jenis Polipropilen dengan Katalis Silika terhadap
Yield dan Kualitas Bahan Bakar Cair yang dihasilkan ini layak dilakukan untuk mengurangi pencemaran oleh limbah plastik dan mencari solusi atas krisis bahan bakar didunia khususnya di Indonesia.
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Proses pirolisis limbah polimer termoplastik (PE, PP, PS) menjadi bahan bakar cair dengan menggunakan beberapa jenis katalis telah banyak dilakukan oleh beberapa peneliti. Akan tetapi, pembuatan bahan bakar cair dari plastik bekas kemasan gelas (PBKG) jenis polipropilena dengan menggunakan katalis silika gel belum pernah dilakukan. Oleh sebab itu penelitian ini diarahkan untuk melihat kefektifan katalis silika gel dan suhu proses terhadap yield dan kualitas bahan bakar cair yang dihasilkan dari plastik bekas kemasan gelas (PBKG) jenis polipropilena.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk mengamati pengaruh variabel proses (suhu proses dan jumlah katalis silika gel) terhadap yield dan kualitas bahan bakar cair yang dihasilkan dari plastik kemasan gelas (PBKG) jenis polipropilena meliputi densitas /
spesific gravity / API gravity, viskositas kinematis, heating value, karakteristik
4
Fourier Transform Infrared (FTIR), dan karakteristik Gas Chromatography - Mass Spektrofotometry(GC-MS).
1.4 MANFAAT PENELITIAN
1. Meningkatkan nilai ekonomis limbah plastik khususnya PP (Polipropilena) yang berasal dari plastik bekas kemasan gelas (PBKG). 2. Medapatkan solusi dari permasalahan pencemaran oleh limbah plastik di
Indonesia.
3. Mendapatkan solusi dari permasalahan krisis energi di Indonesia.
4. Menambah informasi bagi peneliti mengenai pembuatan bahan bakar dari limbah plastik jenis polipropilena yang menggunakan teknik pirolisis dengan menggunakan katalis silika gel.
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini akan dilakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan.
Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini adalah Polipropilena daur ulang yang diperoleh dari plastik bekas kemasan gelas (PBKG) dan katalis yang digunakan adalah SiO2 (silika gel).
Variabel penelitian adalah sebagai berikut :
Tanpa penggunaan katalis dan dengan penggunaan katalis dengan rasio katalis Silika gel : Polipropilena (b : b) = 1 : 10; 1,5 : 10; 2 : 10; 2,5 : 10; dan 3 : 10.
Suhu pirolisis = 200 0C, 250 0C, 300 0C, dan 350 0C dengan waktu reaksi selama 2 jam
Analisis hasil penelitian yang dilakukan yaitu analisis yield dan karakterisasi minyak yang meliputi :
Analisis Densitas / Spesific Gravity / API Gravity
Analisis Viskositas Kinematik
Analisis Heating Value
Analisis FTIR
Analisis GC-MS
