INTISARI
Masyarakat pada umumnya menggunakan beton sebagai rumah biogas (digester) yang relatif mahal serta kurang praktis. Salah satu solusi alternatif pembuatan rumah biogas yaitu menggantinya dengan polimer plastik yang disebut geomembrane HDPE. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk 1) mengetahui penurunan kekuatan mekanis geomembrane HDPE dalam variabel umur ketika digunakan sebagai digester. 2) Mengetahui dampak dari biodegradasi, fotodegradasi, dan kombinasi antara biodegradasi dan fotodegradasi terhadap kekuatan digester geomembrane HDPE.
Pada penelitian ini, geomembrane HDPE diberi perlakuan dijemur, direndam dan kombinasi antara dijemur dan direndam. Selanjutnya geoembran akan diuji setiap bulan sekali selama empat bulan dan dibandingkan hasilnya antara geomembrane HDPE keadaan mula-mula dengan geomembrane HDPE yang telah diberi perlakuan. Dalam pengujian geomembrane HDPE dipotong dengan gunting menjadi spesimen-spesimen sesuai aturan JIS 2201 yang telah dimodifikasi ukurannya.
Dari hasil penelitian dalam rentan waktu empat bulan, Secara garis besar selama empat bulan penelitian, kekuatan tarik dari geomembrane HDPE tanpa perlakuan adalah sebesar 26,56 MPa, lalu untuk geomembrane HDPE dengan perlakuan dijemur adalah sebesar 26,15 MPa, geomembrane HDPE dengan perlakuan direndam adalah sebesar 25,53 MPa dan untuk geomembrane HDPE dengan perlakuan kombinasi dijemur dan direndam adalah sebesar 25,87 MPa. Penurunan yang terjadi adalah sebesar 1,57% untuk variasi dijemur dari kondisi awal dan 2,60% untuk variasi kombinasi dijemur dan direndam dari kondisi awal. Dapat disimpulkan geomembrane HDPE aman dan sangat cocok digunakan sebagai bahan rumah biogas (digester dalam tanah). Dampak dari fotodegradasi belum tampak dalam rentan waktu empat bulan. Hal ini dibuktikan dengan belum terjadi perubahan warna pada sampel geomembrane HDPE yang diberi perlakuan dijemur dan penurunan kekuatan tariknya pun tidak signifikan bahkan hampir tidak terlihat perbedaannya dari bulan ke bulan. Kekuatan tarik ini hampir tidak terlihat perbedaannya karena arah aliran dari geomembrane HDPE tersebut ternyata acak dan menyebabkan data dari penelitian ini menjadi tidak stabil. Selain itu dampak dari biodegradasi juga dapat menurunkan kekuatan tarik dari geomembrane HDPE namun dengan catatan jika geomembrane HDPE tersebut mengalami fotodegradsi terlebih dahulu. Ini dibuktikan dengan data kekuatan tarik geomembrane HDPE dengan variasi perlakuan kombinasi dijemur dan direndam dalam rentan waktu empat bulan
ABSTRACT
People in general used concrete as a house of biogas (digester) which relatively expensive and impractical. One of the alternatives solutions of biogas house making was using polymer plastic called as HDPE geomembrane. The goals of this research were 1) to find out the reduction of mechanical strength of HDPE geomembrane in age variable when it was used as digester, 2) to find out the effect of biodegradation, photodegradation, and combination of biodegradation and photodegradation toward the strength of digester of HDPE geomembrane.
In this research, the geomembrane was given treatments of drying, soaking, and combination of drying and soaking. Subsequently, the geomembrane would be tested monthly for four months and its results were compared between the initial condition and the condition after the treatments. In the testing, the HDPE geomembrane was cut using scissors into specimens according to JIS 2201 with modified size.
From the result of the research for four months, in general, the tensile strength of geomembrane without treatment was of 26.56 MPa. Then, for geomembrane with drying treatment was of 26.15 MPa. The geomembrane with soaking treatment was of 25.53 MPa and for geomembrane with combination treatment of drying and soaking is of 25.87 MPa. The reduction was of 1.57% for variation of drying from the initial condition, and 2.60% for variation of combination between drying and soaking from the initial condition. It could be concluded that during the four month treatment, the geomembrane was safe to be used as a house of biogas (underground digester). The effect of photodegradation had not been seen during for months of treatment. This was proven by the absent of color change on the sample of HDPE geomembrane with drying treatment and the reduction of its tensile strength was insignificant, even it was almost invisible of its difference from month to month. There was almost no difference on the tensile strength because the stream direction from HDPE geomembrane was in fact random and caused data from the research was unstable. Beside, the effect of biodegradation can also reduce the tensile strength of the HDPE geomembrane, but in condition that the HDPE geomembrane experience photodegradation first. This was proven by the data of tensile strength of the HDPE geomembrane with variation of treatments of combination between drying and soaking for four months.
i
ANALISIS SIFAT MEKANIS GEOMEMBRANE HDPE YANG TELAH DIGUNAKAN SEBAGAI RUMAH BIOGAS
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin
Diajukan oleh:
IGNATIUS RIO CHRISTY BAGASKARA
NIM: 125214077PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
ii
THE ANALYSIS OF MECHANICAL CHARACTER OF GEOMEMBRANE HDPE
USED AS BIOGAS HOUSE
THESIS
As Partical fulfillment of the requirements
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
Proposed by:
IGNATIUS RIO CHRISTY BAGASKARA
NIM: 125214077MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY
v
vii INTISARI
Masyarakat pada umumnya menggunakan beton sebagai rumah biogas (digester) yang relatif mahal serta kurang praktis. Salah satu solusi alternatif pembuatan rumah biogas yaitu menggantinya dengan polimer plastik yang disebut geomembrane HDPE. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk 1) mengetahui penurunan kekuatan mekanis geomembrane HDPE dalam variabel umur ketika digunakan sebagai digester. 2) Mengetahui dampak dari biodegradasi, fotodegradasi, dan kombinasi antara biodegradasi dan fotodegradasi terhadap kekuatan digester geomembrane HDPE.
Pada penelitian ini, geomembrane HDPE diberi perlakuan dijemur, direndam dan kombinasi antara dijemur dan direndam. Selanjutnya geoembran akan diuji setiap bulan sekali selama empat bulan dan dibandingkan hasilnya antara geomembrane HDPE keadaan mula-mula dengan geomembrane HDPE yang telah diberi perlakuan. Dalam pengujian geomembrane HDPE dipotong dengan gunting menjadi spesimen-spesimen sesuai aturan JIS 2201 yang telah dimodifikasi ukurannya.
Dari hasil penelitian dalam rentan waktu empat bulan, Secara garis besar selama empat bulan penelitian, kekuatan tarik dari geomembrane HDPE tanpa perlakuan adalah sebesar 26,56 MPa, lalu untuk geomembrane HDPE dengan perlakuan dijemur adalah sebesar 26,15 MPa, geomembrane HDPE dengan perlakuan direndam adalah sebesar 25,53 MPa dan untuk geomembrane HDPE dengan perlakuan kombinasi dijemur dan direndam adalah sebesar 25,87 MPa. Penurunan yang terjadi adalah sebesar 1,57% untuk variasi dijemur dari kondisi awal dan 2,60% untuk variasi kombinasi dijemur dan direndam dari kondisi awal. Dapat disimpulkan geomembrane HDPE aman dan sangat cocok digunakan sebagai bahan rumah biogas (digester dalam tanah). Dampak dari fotodegradasi belum tampak dalam rentan waktu empat bulan. Hal ini dibuktikan dengan belum terjadi perubahan warna pada sampel geomembrane HDPE yang diberi perlakuan dijemur dan penurunan kekuatan tariknya pun tidak signifikan bahkan hampir tidak terlihat perbedaannya dari bulan ke bulan. Kekuatan tarik ini hampir tidak terlihat perbedaannya karena arah aliran dari geomembrane HDPE tersebut ternyata acak dan menyebabkan data dari penelitian ini menjadi tidak stabil. Selain itu dampak dari biodegradasi juga dapat menurunkan kekuatan tarik dari geomembrane HDPE namun dengan catatan jika geomembrane HDPE tersebut mengalami fotodegradsi terlebih dahulu. Ini dibuktikan dengan data kekuatan tarik geomembrane HDPE dengan variasi perlakuan kombinasi dijemur dan direndam dalam rentan waktu empat bulan
viii
ABSTRACT
People in general used concrete as a house of biogas (digester) which relatively expensive and impractical. One of the alternatives solutions of biogas house making was using polymer plastic called as HDPE geomembrane. The goals of this research were 1) to find out the reduction of mechanical strength of HDPE geomembrane in age variable when it was used as digester, 2) to find out the effect of biodegradation, photodegradation, and combination of biodegradation and photodegradation toward the strength of digester of HDPE geomembrane.
In this research, the geomembrane was given treatments of drying, soaking, and combination of drying and soaking. Subsequently, the geomembrane would be tested monthly for four months and its results were compared between the initial condition and the condition after the treatments. In the testing, the HDPE geomembrane was cut using scissors into specimens according to JIS 2201 with modified size.
From the result of the research for four months, in general, the tensile strength of geomembrane without treatment was of 26.56 MPa. Then, for geomembrane with drying treatment was of 26.15 MPa. The geomembrane with soaking treatment was of 25.53 MPa and for geomembrane with combination treatment of drying and soaking is of 25.87 MPa. The reduction was of 1.57% for variation of drying from the initial condition, and 2.60% for variation of combination between drying and soaking from the initial condition. It could be concluded that during the four month treatment, the geomembrane was safe to be used as a house of biogas (underground digester). The effect of photodegradation had not been seen during for months of treatment. This was proven by the absent of color change on the sample of HDPE geomembrane with drying treatment and the reduction of its tensile strength was insignificant, even it was almost invisible of its difference from month to month. There was almost no difference on the tensile strength because the stream direction from HDPE geomembrane was in fact random and caused data from the research was unstable. Beside, the effect of biodegradation can also reduce the tensile strength of the HDPE geomembrane, but in condition that the HDPE geomembrane experience photodegradation first. This was proven by the data of tensile strength of the HDPE geomembrane with variation of treatments of combination between drying and soaking for four months.
ix
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karuniaNya yang diberikan, sehingga penyusunan skripsi dapat berjalan dengan baik dan lancar.
Atas berkat, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak, akhirnya skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Dalam kesempatan ini, dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Sudi Mungkasi, Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T, selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma dan Dosen Pembimbing Akademik.
3. Budi Setyahandana, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing Skripsi atas arahan, pengertian, dan motivasi yang diberikan.
4. Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah memberi bekal ilmu pengetahuan sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. 5. Seluruh Staf Sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi.
6. Martana Dwiyaning Nugroho, selaku laboran laboratorium ilmu logam. 7. Kristianto Budi Pranyoto dan Setya Hety Kurnijati, selaku orang tua dari
penulis yang telah memeberikan dukungan baik moril maupun materi. 8. Yosep Setya Adi Nugroho, Sylvia Julita P, selaku keluarga penulis selama di
Yogyakarta, terima kasih atas dukungan selama penulis berkuliah. 9. Benedicta Kusuma Wardhani yang selalu memotivasi.
x
11. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan penelitian dan penulisan skripsi ini jauh dari sempurna. Untuk itu penulis mengharapkan masukan, kritik, dan saran yang membangun dari berbagai pihak untuk dapat menyempurnakannya. Akhir kata semoga skripsi ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.
Yogyakarta, 20 Juli 2016
xi DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
TITLE PAGE ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v
LEMBAR PERYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vi
INTISARI ... vii
ABSTRACT ... viii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR GAMBAR ... xv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penelitian ... 2
xii
1.5 Manfaat Penelitian ... 3
BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1 Dasar Teori ... 4
2.1.1 Biogas ... 4
2.1.2 Biodegradasi dan Fotodegradasi ... 5
2.1.3 Geomembrane ... 6
2.1.4 Bahan Polimer ... 10
2.1.5 Sifat-Sifat Mekanis Polimer ... 19
BAB III METODE PENELITIAN ... 25
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ... 25
3.2 Alat dan Bahan ... 25
3.2.1 Bahan Penelitian... 25
3.2.2 Alat Penelitian ... 26
3.3 Diagram Alur Penelitian ... 28
3.4 Prosedur Penelitian ... 29
3.4.1 Persiapan Kegiatan ... 29
3.4.2 Pemasangan Geomembrane HDPE... 29
3.4.3 Pengambilan Sampel ... 29
3.4.4 Pengujian Sampel ... 30
xiii
3.4.6 Pembuatan Laporan ... 31
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 32
4.1 Hasil Pengujian ... 32
4.2 Hasil Pengujian Benda Uji Geomembrane HDPE ... 32
4.3 Pembahasan ... 43
BAB V PENUTUP ... 56
5.1 Kesimpulan ... 56
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Contoh Polimer Alami ... 12 Tabel 2.2 Sifat Polietilen Menurut Massa Jenis ... 16 Tabel 4.1 Dimensi, Kekuatan Tarik dan Regangan Geomembrane HDPE Tanpa Perlakuan dari Bulan ke Bulan ... 34 Table 4.2 Dimensi, Kekuatan Tarik dan Regangan Geomembrane HDPE dengan Perlakuan Dijemur dari Bulan ke Bulan. ... 35 Table 4.3 Dimensi, Kekuatan Tarik dan Regangan Geomembrane HDPE
xv
Gambar 3.8 Dimensi Spesimen Menurut JIS 2201 ... 30
Gambar 3.9 Dimensi Modifikasi ... 31
Gambar 4.1 Kekuatan Tarik Rata-Rata Geomembrane HDPE Dengan Variasi Perlakuan Bulan Pertama ... 38
Gambar 4.2 Regangan Rata-Rata Geomembrane HDPE dengan Variasi Perlakuan Bulan Pertama ... 38
Gambar 4.3 Kekuatan Tarik Rata-Rata Geomembrane HDPE Dengan Variasi Perlakuan Bulan Kedua ... 39
Gambar 4.4 Regangan Rata-Rata Geomembrane HDPE dengan Variasi Perlakuan Bulan Kedua ... 39
Gambar 4.5 Kekuatan Tarik Rata-Rata Geomembrane HDPE Dengan Variasi Perlakuan Bulan Ketiga... 40
Gambar 4.6 Regangan Rata-Rata Geomembrane HDPE dengan Variasi Perlakuan Bulan Ketiga ... 40
Gambar 4.7 Kekuatan Tarik Rata-Rata Geomembrane HDPE Dengan Variasi Perlakuan Bulan Keempat ... 41
xvi
Gambar 4.9 Kekukatan Tarik Rata-Rata Geomembrane HDPE
Setiap Perlakuan dari Bulan ke Bulan ... 42
Gambar 4.10 Regangan Rata-Rata Geomembrane HDPE Setiap Perlakuan dari Bulan ke Bulan ... 43
Gambar 4.11 Geomembrane HDPE pada Bulan Pertama ... 46
Gambar 4.12 Geomembrane HDPE pada Bulan Kedua ... 46
Gambar 4.13 Geomembrane HDPE pada Bulan Ketiga ... 46
Gambar 4.14 Geomembrane HDPE pada Bulan Keempat ... 46
Gambar 4.15 Geomembrane HDPE pada Bulan Pertama ... 47
Gambar 4.16 Geomembrane HDPE pada Bulan Kedua ... 47
Gambar 4.17 Geomembrane HDPE pada Bulan Ketiga ... 47
Gambar 4.18 Geomembrane HDPE pada Bulan Keempat ... 47
Gambar 4.19 Geomembrane HDPE pada Bulan Pertama ... 48
Gambar 4.20 Geomembrane HDPE pada Bulan Kedua ... 48
Gambar 4.21 Geomembrane HDPE pada Bulan Ketiga ... 48
Gambar 4.22 Geomembrane HDPE pada Bulan Keempat ... 48
1 BAB I
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Indonesia memiliki banyak industri pembuatan tahu. Industri-industri ini menghasilkan limbah, baik limbah cair maupun limbah padat. Banyak di antara industri tersebut membuang limbah tanpa diolah terlebih dahulu. Pembuangan limbah ini cukup mengganggu masyarakat dan lingkungan sekitar. Selain aromanya yang kurang enak, pembuangan limbah ini juga dapat menjadi tempat munculnya berbagai bibit penyakit, pengaruh efek rumah kaca, merusak keindahan lingkungan dan akibat-akibat lainnya. (Coniwanti, 2009)
Limbah tahu berpotensi dijadikan sumber biogas. Melihat dari banyaknya industri tahu di Indonesia, maka potensi energi yang dibangkitkan cukup besar. Pada Mei 2010, tercatat jumlah industri tahu di Indonesia mencapai 84.000 unit usaha, dengan produksi lebih dari 2,56 juta ton per hari. Penyebaran industri tahu, sekitar 80 % terdapat di pulau Jawa, sehingga limbah yang dihasilkan diperkirakan 80% lebih tinggi dibandingkan industri tahu di luar pulau Jawa (Sadzali, 2010).
Pemanfaatan geomembrane HDPE untuk kebutuhan biogas ini belum cukup maksimal di Indonesia. Secara logika, penggunaan geomembrane HDPE sebagai rumah biogas lebih menguntungkan daripada beton. geomembrane HDPE dapat meminimalisir keluarnya gas yang ditampung dalam rumah biogas sehingga gas yang dihasilkan lebih maksimal. Selain itu pemasangannya lebih praktis dan dari sisi biaya lebih ekonomis.
Pembuatan rumah biogas dengan geomembrane HDPE ini dilakukan dengan cara menggali tanah yang akan dijadikan sebagai rumah biogas, lalu melapisinya dengan geomembrane HDPE tersebut. Setelah itu rumah biogas tersebut ditutup kembali menggunakan geomembrane HDPE juga. Jadi pembuatan rumah biogas dengan metode geomembrane HDPE ini lebih praktis dan cepat.
1.2 Rumusan Masalah
Di samping keuntungan yang telah dipaparkan, ada permasalahan yang muncul terkait penggunaan geomembrane HDPE, yaitu seberapa kuat geomembrane HDPE ini bertahan digunakan dalam jangka waktu tertentu,
termasuk kerusakan karena radiasi ultraviolet yang pada umumnya menyerang semua jenis polimer.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah
b. Mengetahui dampak dari biodegradasi, fotodegradasi, dan kombinasi antara biodegradasi dan fotodegradasi terhadap kekuatan digester geomembrane HDPE.
Data ini akan berguna sebagai pertimbangan para pengusaha tahu untuk menggunakan geomembrane HDPE sebagai bahan rumah biogas mereka.
1.4 Batasan-batasan Masalah
Batasan-batasan yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Penelitian dilakukan dalam kurun waktu empat bulan.
b. Geomembrane HDPE yang digunakan memiliki ketebalan 1 mm.
c. Penelitian dilakukan dengan membuat digester buatan dengan skala kecil. d. Menggunakan alat uji tarik untuk mengetahui karakteristik geomembrane
HDPE yang diteliti.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang di peroleh dari penelitian ini adalah
a. Hasil dari penelitian dapat dijadikan artikel ilmiah, yang dapat digunakan untuk penelitian selanjutnya atau dapat digunakan sebagai pertimbangan dalam menggunakan geomembrane HDPE.
b. Dapat menambah kasanah ilmu pengetahuan tentang polimer khususnya geomembrane HDPE untuk ditempatkan di perpustakaan.
4 BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Dasar Teori
2.1.1 Biogas
Biogas adalah gas yang dihasilkan dari bahan-bahan organik. Biogas dapat dihasilkan secara langsung dari tanaman atau secara tidak langsung dari limbah industri, komersial, domestik atau pertanian (Coniwanti, 2009). Salah satu cara pembuatan biogas adalah dengan cara fermentasi limbah basah, di antaranya adalah limbah tahu. Limbah tahu dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu limbah cair dan limbah padat. Limbah padat sebagian besar di dapat dari proses penyaringan bubur kedelai. Pada umumnya limbah padat ini digunakan untuk membuat tempe gembus. Sedangkan limbah cair di dapat dari proses pencucian kedelai, penyaringan dan pengepresan/pencetakan tahu. Limbah cair ini mengandung kadar protein yang tinggi dan dapat segera terurai. Limbah ini sering dibuang secara langsung tanpa pengolahan terlebih dahulu sehingga menghasilkan bau busuk dan mencemari lingkungan (Kaswinarni, 2007).
Limbah cair pabrik tahu memiliki kandungan senyawa organik tinggi yang memiliki potensi untuk menghasilkan biogas melalui proses an-aerobik. Pada umumnya, biogas mengandung 50-80% metana, CO2, H2S dan sedikit air, yang bisa
dijadikan sebagai pengganti minyak tanah atau LPG. Biogas sebenarnya adalah gas metana (CH4). Gas metana bersifat tidak berbau, tidak berwarna dan sangat mudah
disulfida sebanyak 1% dan gas-gas lain dalam jumlah yang sangat kecil. (Oliver, 2010)
2.1.2 Biodegradasi dan Fotodegradasi
Bahan polimer yang dilepaskan ke lingkungan dapat mengalami degradasi fisik, kimiawi atau kombinasinya karena kemunculan kelembaban, udara, temperatur, cahaya, radiasi energi yang tinggi atau mikroorganisme. Tingkat degradasi kimiawi dan fisik adalah lebih tinggi ketika dibandingkan dengan biodegradasi. Juga, degradasi fisik dan kimiawi memfasilitasi degradasi mikroba dan mineralisasi lengkap dari polimer terjadi karena biodegradasi yang pada umumnya merupakan langkah akhir.
Degradasi fisik (foto degradasi) atau degradasi kimia memicu terjadinya penyisipan hidrofilik pada permukaan polimer, sehingga membuatnya lebih hidrofilik. Jika permukaan polimer hidrofilik, maka mikroorganisme dapat menempel pada permukaan polimer sehingga terciptalah biodegradasi. Mikrooganisme tersebut akan terus tumbuh dengan menggunakan polimer sebagai sumber karbon. Mikroorganisme anaerobik adalah salah contoh mikroorganisme yang dapat mendegradasi polimer (Arutchelvi, 2008).
ditampung di dalam digester berpeluang untuk menyumbang dampak dari biodegradsi tersebut.
2.1.3 Geomembrane
Geomembrane adalah sebuah lapisan tipis yang terbuat dari
lembaran-lembaran polimer tipis, namun bisa dibuat dari pengisian geotekstil dengan aspal atau semprotan karet (elastomer) atau geokomposit. Susunan polimer geomembrane tidak benar-benar tidak dapat ditembus, namun relatif tidak dapat
ditembus ketika dibandingkan dengan geotekstil atau tanah, bahkan untuk tanah liat. Nilai-nilai permeabilitas geomembrane yang diukur dengan tes transmisi air-gas ada dalam interval 1 x 10-12 hingga 1 x 10-15 m/s yang adalah tiga hingga enam
tingkat besaran lebih rendah daripada tanah liat, sehingga fungsi utama dari geomembran adalah sebagai wadah atau penghalang untuk air atau gas.
Banyak geomembran merupakan lembaran tipis dengan bahan polimerik termoplastik yang fleksibel. Geomembrane yang paling sering digunakan adalah geomembrane yang terbuat dari High Density Polyethilene (HDPE), Linear Low Density Polyethilene (LLDPE) dan Polyvinyl Chloride (PVC).
2.1.3.1 Sifat Fisik Geomebrane
Geomembrane memiliki beberapa sifat-sifat fisik, diantaranya adalah sebagai
berikut:
a. Ketebalan
lembaran bertekstur, dan (3) ketebalan (atau ketinggian) kekasaran lembaran bertekstur.
b. Lembaran Halus
Penentuan ketebalan dari geomembran halus dilakukan dengan pengukuran langsung. Pengujian menggunakan mikrometer dengan daerah yang diperluas dalam satu tekanan khusus yang memberikan hasil dalam nilai yang diinginkan. ASTM D5199 dan ISO 09863 adalah metode pengukuran yang umumnya digunakan untuk mengukur ketebalan geomembran. Tekanan yang diberikan oleh mikrometer dibuat 20 kPa. Sejumlah pengukuran dilakukan dalam lebar roll dan diperoleh nilai rata-rata. Ketika mengukur ketebalan dari geomembran halus, ada sedikit ambigu dalam prosedurnya.
Ketika mengukur materia-material dengan penguat bahan kapas atau membran-membran tua yang telah bergelombang harus dilakukan dengan sangat hati-hati, khususnya dalam persiapan spesimen pengujian dan dalam aplikasi tekana. Kondisi-kondisi pengujian dan tekanan yang dipakai harus selalu diberikan bersama dengan nilai-nilai aktual. Geomembran dengan penguat lembut dibuat dari berbagai lapisan yang ketika disatukan akan menghasilkan geomembran dengan ketebalan dari 0,91 hinggal 1,5 mm.
c. Lembaran Bertekstur
standar ketebalan inti minimum antara puncak-puncak kekasaran. Untuk mengukur ketebalan inti, direkomendasikan untuk menggunakan satu mikrometer dengan ujung yang runcing untuk mengukur benang. Dimensi-dimensi dengan ujung runcing per ASTM D5994 adalah sebuah sudut sebesar 600 dengan ujung ekstrim pada diameter 0.08. muatan normal pada ujung runcing adalah 0,56 N.
Untuk lembaran bertekstur satu muka, diperlukan hanya satu ujung runcing, saat lembaran bertekstur dengan dua muka memerlukan satu mikrometer dengan dua ujung runcing yang saling berhadapan. Dalam satu daerah yang terbatas, ketebalan inti minimul dalam skala lokal akan diperoleh 10 pengukuran dalam lebar rol dibawa dan rata-rata ketebalan inti dihitung dan dibandingkan dengan nilai spesifikasi.
d. Densitas
Densitas dari satu geomembrane tergantung pada dasar material pembuatanya. Ada perbedaan bahkan dalam polimer generik yang sama. Sebagai contoh, polyethylene muncul dalam berbagai macam bentuk: kepadatan yang sangat rendah, kepadatan rendah, kepadatan rendah linier, kepadatan menengah, dan kepadatan tinggi. Cakupan interval untuk semua polimer geomembran ada dalam batas umum sebesar 0,85 hingga 1,5 mg/l. Metode-metode pengujian yang relevan adalah ASTM D792 daerah ISO R1183. Metode pengujian ini didasarkan pada prinsip dasar Archimedes untuk gravitasi, dimana berat obyek diudara dibagi dengan beratnya dalam air.
berisi cairan dengan berbagai tingkat kepadatan dari kepadatan tinggi di dasar hingga kepadatan rendah di atas. Sebagai contoh, isopropanol dengan air sering digunakan untuk mengukur kepadatan yang kurag dari 1,0, sedagkan sodium bromida dengan air digunaka untuk kepadatan lebih dari 1,0. Dalam pemasangan, ruang-ruang dengan kepadatan yang diketahui direndam dalam tabung ini untuk memacu kurva kalibrasi. Sebagian kecil dari spesimen pengujian polimer kemudian dimasukkan ke dalam tabung. Tingkat keseimbangan dalam tabung digunakan dengan kurva kalibrasi untuk menemuan kepadatan spesimen. Akurasinya sangat baik dalam 0,002 mg/l ketika dilakukan dengan sangat hati-hati.
2.1.3.2 Sifat Mekanik Geomembrane
Ada sejumlah pengujian mekanis yang telah dikembangkan untuk menentukan kekuatan material lembaran polimer. Banyak telah dipakai untuk digunakan dalam mengevaluasi geomembran salah satunya adalah pengujian tarik. Banyak pengujian tarik yang dilakukan pada spesimen geomembrane yang memiliki ukuran cukup kecil dan digunakan secara rutin untuk kontrol kualitas dan pemastian kualitas dari geomembrane yang dibuat. Prosedur-prosedur pengujian yang umum digunakan ada dalam ASTM D6693 atau ISO 527-3 dan juga ASTM D6392, D882, D751, dan D413.
geomembran dengan serat. Geomembran HDPE memberikan respon dalam satu karakteristik dengan menunjukkan hasil yang besar, dengan 10% hingga 15% untaian, yang sedikit menurun daerah kemudian melebarkan untaian hingga kira-kira 1000% ketika terjadi kegagalan. Geomembran PVC memberikan respon yang relatif halus yang secara bertahap meningkat dalam kekuatanya sampai akhirnya gagal pada sekitar 480% untaian. Geomembran LLDE juga memberikan respon yang relatif halus, tapi lebih rendah sampai akhirnya gagal pada untaian sebesar 700%.
2.1.4 Bahan Polimer
Polimer adalah molekul besar (makromolekul) yang tersusun dari satuan– satuan kimia sederhana yang disebut monomer. Polimer memiliki sifat-sifat yang khas, sebagai contohmya:
a. Mampu cetaknya baik. Pada suhu yang rendah polimer dapat diproses dengan menggunaka beberapa metode pencetakan seperti penyuntikan, penekanan
dan lain-lain, sehingga ongkos pembuatannya lebih rendah disbanding dengan logam.
b. Produk yang ringan dan kuat dapat dibuat. Berat enis polimer lebih ringan dari pada logam dan keramik, yaitu sebesar 1,0-1,7 , yang memungkinkan membentuk barang kuat dan ringan.
c. Baik dalam ketahanan air dan zat kimia. Contoh Politetrafluoroetilen. d. Umumnya bahan polimer lebih murah.
e. Kurang tahan terhaadap panas.
f. Kekerasan permukaan kurang. Bahan polimer yang keras ada, namun kekerasannya masih dibawah logam.
g. Kurang tahan terhadap pelarut.
h. Beberapa bahan tahan abrasi, atau mempunyai koefisien gesek yang kecil. (Surdia, 2005)
Polimer secara umum terbagi menjadi dua macam, yaitu polimer alami dan polimer sintesis.
2.1.4.1 Polimer Alami
Tabel 2.1 Contoh Polimer Alami
2.1.4.2 Polimer Sintetis
Polimer sintesis adalah polimer yang memerlukan proses manufaktur untuk membuatnya. Campur tangan manusia dalam proses pembuatannya sangat diperlukan. Polimer sintetis ini dibedakan menjadi tiga kategori utama berdasarkan struktur rantai dan sifat-sifatnya, yaitu
1) Thermoset,
2) Thermoplastic, dan 3) Elastomer.
Sifat–sifat polimer tergantung pada struktur geometri dari polimer itu sendiri. Diantaranya, poliner dengan rantai kimia linear dan polimer dengan rantai
No. Polimer Monomer Polimerisasi Terdapat pada
1.
Amilum Glukosa Kondensasi Biji-bijian,akar umbi
2.
Selulosa Glukosa Kondensasi Sayur, kayu, kapas
3.
Nukleotida Kondensasi Molekul DNA, RNA
5.
Karet alam
bercabang. Polimer linear memiliki sifat (makrostruktur) yang cukup teratur sehingga polimer ini dapat bersifat Kristal (mengalami kristalisasi) atau mengeras bila dipanaskan, polimer linear biasanya berupa termoplastik. (Hariyana, 2008). Sedangkan polimer yang memiliki rantai bercabang berupa thermoset.
2.1.4.2.1 Thermoset (Termoset)
Polimer thermoset adalah jenis polimer yang mempunyai sifat tahan terhadap panas. Jika polimer ini dipanaskan, maka tidak dapat meleleh. Sehingga tidak dapat dibentuk ulang kembali. Susunan polimer ini bersifat permanen pada bentuk cetak pertama kali (pada saat pembuatan). Bila polimer ini rusak/pecah, maka tidak dapat disambung atau diperbaiki lagi. Polimer termoset memiliki struktur rantai yang bercabang. Gambar 2.1 menunjukkan susunan rantai dari polimer termoset.
Gambar 2.2 Susunan rantai termoset.
Termoset mempunyai beberapa sifat yang khas. Sifat-sifat dari polimer termoset adalah sebagai berikut:
a. Keras dan kaku (tidak fleksibel). b. Jika dipanaskan akan mengeras.
c. Tidak dapat dibentuk ulang (sukar didaur ulang). d. Tidak dapat larut dalam pelarut apapun.
f. Mempunyai ikatan silang antar molekul.
Jenis polimer termoset ini sangat beragam, berikut akan dijelaskan jenis-jenis dari polimer.
a) Resin Fenol
Fenol-fenol seperti fenol, kreso, ksilenol dikondensasikan dengan formadehida untuk menghasilkan resin termoset. Resin fenol memiliki beberapa sifat. Sifat dari resin fenol tersebut adalah:
a. Mudah dibentuk.
b. Unggul dalam sifat isolasi listrik.
c. Relatif tahan panas dan dapat padam sendiri. d. Umggul dalam ketahanan asam.
e. Kurang tahan terhadap alkali. f. Ketahanan busur listriknya jelek. b) Resin Urea
Resin urea adalah resin termoset yamg didapat lewat reaksi urea dan formalin, dimana urea dan 37% formalin bereaksi dalam alkali netral dan lunak. Resin urea ini memiliki beberapa sifat, yaitu:
a. Ketahanan air lebih jelek daripada resin fenol. b. Kestabilan dimensi dan ketahanan penuaan kurang.
Untuk memperbaiki sifat tersebut beberapa bahan diproses menjadi kopolimer dengan fenol. Adapun penggunaan resin urea tersebut sebagai berikut:
b. Bahan pembuatan soket c. Alat-alat listrik
d. Kancing e. Tutup wadah c) Resin Epoksi
Resin ini mempunyai kegunaan yang luas dalam industri teknik kimia, listril mekanik dan sipil sebagai perekat, cat pelapis dan benda benda cetakan. Pada saat ini produknya kebanyakan merupakan kondensat dari bisfenol A dan epikloridin. 2.1.4.2.2 Thermoplastic (Termoplastik)
Polimer termoplastik merupakan polimer yang mempunyai sifat tidak tahan terhadap panas. Polimer jenis ini jika dipanaskan akan menjadi lunak dan ketika didinginkan akan menjadi keras. Polimer termoplastik memiliki susunan rantai yang linear. Gambar 2.4 menyajikkan susunan rantai termoplastik.
Gambar 2.3 Susunan rantai termoplastik. a. Polimer jenis ini memiliki sifat:
b. Tidak tahan panas
c. Mudah untuk diregangkan d. Fleksibel
e. Titik leleh rendah f. Rantai ikatannya linear.
a) Polipropilen
Bahan baku polipropilen didapat dengan menguraikan petroleum (naftan) dengan cara yang sama seperti pada etilen. Menurut proses yang serupa dengan metoda tekanan rendah untuk polietilen, mempergunakan katalis Zieger – Natta, polipropilen dengan keteraturan ruang dapat diperoleh dari propilen.
Sifat – sifat polipropilen serupa dengan sifat – sifat polietilen. Massa jenisnya rendah (0,90 – 0,92). Titik lunaknya tinggi sekali (176°C, Tm), kekuatan tarik,
kekuatan lentur dan kekakuannya lebih tinggi, tetapi ketahanan impaknya rendah terutama padasuhu rendah. Sifat tembus cahayanya pada pencetakan lebih baik daripada polietilen dengan permukaan yang mengkilap, penyusutannya pada pencetakan kecil.
Polipropilen mempunyai sifat mampu cetak yang baik seperti halnya polietilen. Seperti telah diutarakan di atas polipropilen mempunyai faktor penyusutan cetakan yang lebih kecil dibandingkan dengan polietilen yang bermassa jenis tinggi, pada kondisi optimal dapat diperoleh produk dengan ketelitian dimensinya baik dan tegangan sisa yang kecil.
Popliropilen banyak diguanakan sebagai bahan dalam produksi peralatan meja makan, keranjang, peralatan kamar mandi, keperluan rumah tangga, mainan, peralatan listrik, barang – barang kecil, komponen mobil.
b) Polistiren
polistiren ini adalah tidak bewarna, massa jenis lebih rendah dari polietilen, sifat listrik yang baik, kestabilan panas baik, dan ketahanan radiasi baik.
Polimer termoplastik jenis ini biasanya dimanfaatkan sebagai bahan pembutan radio TV, refrigerator dan peralatan listrik lainnya. Selain itu polimer jenis ini juga dapat digunakan untuk bahan pembuatan peti kemas dam barang rumah tangga.
c) Polivinil Klorida
Polivinil Klorida (PVC) dihasilkan dari dua jenis bahan baku utama: minyak bumi dan garam dapur (NaCl). Minyak bumi diolah melalui proses pemecahan molekul yang disebut cracking menjadi berbagai macam zat, termasuk etilena ( C2H4 ), sementara garam dapur diolah melalui proses elektrolisa menjadi natrium
hidroksida (NaOH) dan gas klor (Cl2). Etilena kemudian direaksikan dengan gas
klor menghasilkan etilena diklorida (CH2Cl-CH2Cl). Proses cracking/pemecahan
molekul etilena diklorida menghasilkan gas vinil klorida (CHCl=CH2) dan asam
klorida (HCl).
Akhirnya, melalui proses polimerisasi (penggabungan molekul yang disebut monomer, dalam hal ini vinil klorida) dihasilkan molekul raksasa dengan rantai panjang (polimer): polivinil klorida (PVC), yang berupa bubuk halus berwarna putih. Masih diperlukan satu langkah lagi untuk mengubah resin PVC menjadi berbagai produk akhir yang bermanfaat.
banyak digunakan sebagai pipa air, lapisan kabel listrik, bungkus makanan, botol detergen, dan sarung tangan tahan air.
d) Polietilen
Pada penelitian ini bahan yang digunakan adalah geomembrane HDPE. Geomembrane HDPE merupakan salah satu contoh bahan yang termasuk polimer
linear. Lebih spesifik lagi geomembrane HDPE tersebut termasuk kedalam jenis polyethylene (PE).
Polietilena (PE) juga dikenal sebagai polietene atau poli (metilene), adalah salah satu jenis polimer termoplastik. Polietilen dibuat dengan cara polimerisasi gas etilen yang dapat diperoleh dengan memberi hydrogen gas petroleum pada pemecahan minyak (nafta), gas alam atau asetilen. Polimerisasi etilen ditunjukkan pada Gambar 2.6.
Gambar 2.4 Polimerisasi etilene.
Polietilen digolongkan menjadi tiga jenis, yaitu polietilen massa jenis rendah (LDPE) dengan massa jenis 0,910-0,926; polietilen massa jenis medium (MDPE) dengan massa jenis 0,926-0,940; dan polietilen massa jenis tinggi (HDPE) dengan massa jenis 0,941-0,965. (Surdia, 2005).
berbeda menurut ukuran molekul. Karena berat molekul kecil, kecairannya pada waktu cair lebih baik, sedangkan ketahanan akan zat pelarut dan kekuatannya menurun. Umumnya indeks cair (MI) dipergunakan untuk menyatakan berat molekul.
2.1.4.2.3 Elastomer
Elastomer adalah jenis ketiga dari polimer sintetis yang memiliki sifat seperti karet. Material ini memiliki keunggulan dapat kembali pada bentuk semula ketika pembebanan dihilangkan. Elastomer memiliki pertambahan panjang setidaknya 200% pada pengujian tarik dan akan kembali lagi pada bentuk semula ketika pembebanan dihilangkan. Dalam pengertian lain elastomer adalah bahan polimer yang memiliki skala pertambahan panjang lebih dari 100% dan kemampuan untuk memulihkan dari defleksi plastis (Budinski, 1996).
Berbagai macam elastomer ada dilingkungan sekitar kita, sebgaia contoh adalah:
a. Karet alam,
b. Karet polisulfida dan, c. Karet uretan.
2.1.5 Sifat-Sifat Mekanis Polimer
Seperti halnya logam, bahan polimer juga memiliki sifat-sifat mekanik. Sifat mekanik bahan polimertergantung pada viskoelastiknya. Sifat-sifat viskoelastik pada dasarnya berhubungan dengan faktor elastic dan faktor viskositasnya. Berikut akan dijelaskan tentang berbagai macam sifat mekanis dari bahan polimer.
Kekuatan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan. Hubungan tegangan dan regangan pada tarikan memberikan nilai yang cukup berubah tergantung pada laju tegangan, temperature, lembaban dan sebagainya. Gambar 2.7 menunjukkan. Kelakuan tarikan dari bahan polimer dalam bentuk kurva tegangan-regangan menurut kekhasannya lunak atau besar, lemah atau kuat, dan getas atau liat.
Dilihat dari kelakuan ulurnya ada tiga jenis kurva tegangan-regangan seperti yang ditunjukkan Gambar 2.8.
.
Gambar 2.5. Kelakuan tarikan bahan Polimer.
21
Jenis/
Parameter sifat Kekuatan Tarik (psi) Perpanjangan (%)
Modulus Elastisitas (psi)
Densitas (gr/cm3)
Kekuatan Impak (Izod ditakik) (ft lb/in)
Massa Jenis Rendah
(LDPE) 3000 800 40000 0.92 9
Massa Jenis Tinggi
(HDPE) 5500 130 180000 0.96 4
Ultrahigh
Molecular Weight 7000 350 100000 0.934 30
Bahan-bahan yang termasuk kelompok (a) adalah fenol, urea, melamin, polyester tak jenuh, dan resin stiren yang bersifat jenuh. Selanjutnya bahan-bahan yang ternasuk dalam kelompok (c) adalah polietilen, polipropilen, poliasetal, dan lainnya yang terdiri dari molekul rantai. Kelompok (b) berada diantara kelompok (a) dan (c), bahan-bahan yang termasuk kelompok ini adalah resin ABS, asetat, resin fluoro dan sebagainya. Kelakuan bahan-bahan yang ditunjukkan kurva tersebut berlaku pada temperature kamar (200C). Kelakuan tersebut akan berubah
banyak apabila temperature berubah. b) Kekuatan impak
Kekuatan impak adalah suatu kriteria penting untuk mengetahui kegetasan bahan polimer. Pengujian impak Charphy, dan Izod dalam hal ini umum dipakai. Untuk melihat pengaruh takikan ada cara pengujian dengan takikan pada batang uji. Umumnya kekuatan impak bahan polimer lebih kecil dari pada kekuatan impak logam. Jika ikayan antar molekul kuat, atau berat molekul besar, kekuatan impak biasanya besar. Namun tidak seperti itu yang terjadi pada bahan sesungguhnya. Sebagai contoh, polietilen, yang berkristal dan mempunyai tarik menarik lemah antar molekulnya tidak patah pada pengujian impak, hanya sekedar bengkok. Oleh karena itu perlu memilih cara pengujian yang tepat agar memenuhi maksud pengujian yang diharapkan.
2.1.5 Alat Uji Tarik
atau data yang di dapatkan dari pengujian ini adalah modulus elastisitas, kekuatan tarik, kekuatan mulur, kekuatan patah, ketangguhan, dan renggangan.Gambar dari mesin uji Tarik tersebut tersaji dalam Gambar 2.9. Dari pengujiaan ini di dapat suatu kurva hubungan beban tarik (F), terhadap perpanjangan specimen (∆L) seperti yang di sajikan dalam Gambar 2.10.
c z9
2.2 Tinjauan Pustaka
Menurut Rusdi Rafli (2008), umumnya polietilena bersifat resisten terhadap zat kimia. Pada suhu kamar polietilena tidak larut dalam pelarut organik dan anorganik. Polietilena dapat teroksidasi di udara pada temperatur tinggi dengan sinar ultra violet. HDPE memiliki kecendrungan tidak tahan terhadap perubahan cahaya sehingga mudah berubah warna oleh pengaruh cahaya matahari.
Menurut Vicky Fadliansah Sihombing dkk, pemaparan produk komposit plastik terhadap sinar matahari dalam jangka waktu yang lama akan menyebabkan degradasi komponen kayu dan plastik. Secara khusus, radiasi UV bertanggung jawab dalam proses fotodegradasi yang umumnya menghasilkan putusnya rantai polimer dan menghasilkan kerusakan sifat fisik, perubahan warna atau kerusakan pada bagian permukaan.
Menurut Fady Mohamed Badran Mohamed Abdelaal, Efek penuaan pada kekuatan luluh dan regangan terbatas. Ada peningkatan kekuatan luluh pada waktu
awal karena penuaan fisik geomembrane HDPE dan kemudian stabil selama sisa
waktu seperti yang dilaporkan dalam penelitian sebelumnya (misalnya , Rowe et al
2008; . Rowe et al 2009; . Rowe et al . 2010a).
25 BAB III
METODE PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Waktu penelitian ini direncanakan selama lima bulan yang dimulai dari Februari sampai dengan Juli 2016. Tempat dilaksanakannya penelitian adalah di Jl. Kemiri II no 731, Salatiga, Jawa Tengah dimana digester biogas berada. Untuk pengujian tarik akan dilakukan di Laboratorium Ilmu Logam pada Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Bahan Penelitian
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1) Geomembrane HDPE
Dalam penelitian ini digunakan geomembrane HDPE dengan ketebalan satu millimeter. geomembrane HDPE ini sangat mudah ditemukan di pasaran. Gambar 3.1 memperlihatkan geomembrane HDPE.
2) Limbah Tahu
Limbah tahu digunakan sebagai sumber biogas dalam penelitian ini. Limbah tahu diambil dari pabrik tahu yang berada di Salatiga. Limbah tahu tersebut dimasukkan ke dalam digester yang telah dibuat. Limbah tahu yang dimaksud tersaji dalam Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Limbah tahu. 3.2.2 Alat Penelitian
Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah 1) Alat Potong geomembrane HDPE
Alat potong yang digunakan adalah cutter. Gambar 3.3 meperlihatkan alat potong geomembrane HDPE tersebut..
2) Alat Uji Tarik
Alat uji Tarik yang digunakan adalah Alat Uji Tarik yang berada pada lab logam Universitas Sanata Dharma. Gambar 3.4 menunjukkan gambar dari alat uji Tarik tersebut. Seri dari alat uji Tarik tersebut adalah GOTECH KT-7010A2 TAIWAN,R.O.C.
3) Digester Mini
Terdapat dua digester mini yang digunakan dalam penelitian ini. Digester terbuat dari ember plastik dan kaca. Gambar 3.5 dan Gambar 3.6 menyajikkan gambar dari kedua digester mini tersebut.
Gambar 3.4 Alat uji tarik.
Gambar 3.5 Digester mini ember plastik.
3.3 Diagram Alur Penelitian
Berikut ini merupakan diagram alir penelitian seperti pada Gambar 3.5
3.4 Prosedur Penelitian 3.4.1 Persiapan Kegiatan
Pada tahap persiapan kegiatan, langkah pertama adalah pengumpulan alat dan bahan yang akan digunakan pada penelitian ini, serta melakukan survei tempat penyedia limbah tahu yang akan digunakan dalam penelitian. Pada tahap persiapan ini polymer (geomembrane HDPE) yang berukuran 100 m2 akan dipotong sesuai kebutuhan penelitian. Penggunaan geomembrane HDPE sebagai rumah biogas dibagi dalam tiga kelompok, yaitu kelompok yang terpapar sinar matahari tidak terendam limbah, terpapar sinar matahari terendam limbah dan kelompok yang tidak terpapar sinar matahari terendam limbah.
3.4.2 Pemasangan Geomembrane HDPE
Pemasangan geomembrane HDPE dibedakan menjadi tiga kelompok dalam penelitian yang akan dilaksanakan. Penelitian pertama geomembrane HDPE diletakkan di ruang terbuka dimana paparan sinar matahari sangat kuat namun tidak di rendam dalam limbah. Pada penelitian kedua geomembrane HDPE diletakkan di bejana tertutup (ember) yang berisi limbah dan di simpan ditempat yang teduh agar tidak terpapar sinar matahri. Pada penelitian ketiga geomombran diletakkan di bejana tertutup terbuat dari kaca yang berisi limbah dan di letakan di ruang terbuka agar geomembrane HDPE juga terpapar sinar matahari. Ketiga kelompok geomembrane HDPE dibiarkan di tempat tersebut hingga lima bulan.
3.4.3 Pengambilan Sampel
tariknya. Dengan demikian, 60 sampel geomembrane HDPE tersebut akan selesai diuji pada bulan keempat.
3.4.4 Pengujian Sampel
Sampel yang diambil setiap dua minggu sekali dalam kurun waktu empat bulan akan diuji di laboratorium dengan menggunakan mesin uji tarik. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan tarik geomembrane HDPE setelah digunakan sebagai rumah biogas. Pengujian menggunakan Alat Uji Tarik dan dilakukan di Laboratorium Ilmu Logam Universitas Sanata Dharma. Sebelum diuji, sampel perlu dibuat dalam ukuran dan bentuk tertentu, dengan mengikuti standard JIS 2201. Gambar 3.6 menyajikkan dimensi sampel sesuai dengan standard JIS 2201. Alat Uji Tarik dengan seri GOTECH KT-7010A2 TAIWAN,R.O.C pada laboratorium Universitas Sanata Dharma memiliki keterbatasan skala, sehingga tidak memungkinkan untuk melakukan pengetesan dengan ukuran sampel sesuai JIS 2201, untuk itu ukuran sampel JIS 2201 perlu dimodifikasi. Gambar 3.7 menyajikkan dimensi sampel yang telah di modifikasi.
Berikut adalah langkah-langkah dalam pengujian tarik:
1. Benda uji dibentuk sesuai standar JIS 2201 yang telah di modifikasi.
2. Benda uji ditarik menggunakan alat uji tarik dengan seri GOTECH KT-7010A2 TAIWAN,R.O.C.
3. Setelah data beban dan pertambahan panjang didapat, maka kekuatan tarik dan regangan dari setiap spesimen dapat dihitung.
3.4.5 Pengumpulan Data Sampel dan Pembahasan
Data yang diperoleh dari pengujian sampel berupa kekuatan tarik dan regangan. Data-data ini kemudian diolah dalam tabel dan grafik, untuk kemudian dilakukan analisis. Berdasarkan ketersediaan data ini, diharapkan dapat diambil simpulan karakteristik kekuatan/keawetan geomembrane HDPE, mulai dari keadaan awal sampai kondisi akhir (empat bulan).
3.4.6 Pembuatan Laporan
Setelah serangkaian penelitian ini berakhir, data-data yang didapat akan dikemas kembali untuk disajikan dalam sebuah laporan. Laporan tersebut akan digunakan untuk memenuhi sebagai persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin.
Gambar 3.9 Dimensi modifikasi
32 BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Pengujian
Hasil pengujian tarik yang dilakukan terhadap benda uji geomembrane HDPE berupa grafik hubungan beban - pertambahan panjang. Data-data beban dan pertambahan panjang diolah untuk mencari nilai tegangan dan regangannya, selanjutnya dibuat grafik tegangan - regangan.
4.2 Hasil Pengujian Benda Uji Geomembrane HDPE
Pengujian tarik pada benda uji geomembrane HDPE dilakukan pada spesimen geomembrane HDPE dengan variasi perlakuan direndam, dijemur, dan kombinasi rendam jemur serta geomembrane HDPE yang disimpan pada suhu kamar. Data yang diperoleh dalam pengujian ini berupa print out grafik hubungan antara beban - pertambahan panjang. Dari data tersebut dapat dicari berapa nilai tegangan dan regangan masing-masing benda uji pada setiap variasi perlakuan. Setelah melakukan pengujian tarik didapat data beban maksimal dan pertambahan panjang, maka kekuatan tarik dari setiap spesimen dapat dihitung menggunakan rumus:
A P
,
dengan P adalah beban (kg) dan A adalah luas penampang (mm2)
Nilai regangan juga dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
% 100 Lo
L
,
% 100 5
72 , 46
934%
26.80 26.33
Tanpa perlakuan Jemur Rendam Rendam dan Jemur
Kek
Grafik kekuatan tarik rata-rata dan regangan rata-rata geomembrane HDPE dengan setiap variasi perlakuan perlakuan pada bulan pertama tersaji
dalam Gambar 4.1 dan Gambar 4.2.
Gambar 4.1 Kekuatan tarik rata-rata geomembrane hdpe dengan variasi perlakuan bulan pertama.
Gambar 4.2 Regangan rata-rata geomembrane hdpe dengan variasi perlakuan bulan pertama.
Tanpa perlakuan Jemur Rendam Rendam dan Jemur
Re
gan
gan
(%
Grafik kekuatan tarik rata-rata dan regangan rata-rata geomembrane HDPE dengan variasi perlakuan pada bulan kedua tersaji dalam Gambar 4.3 dan
Gambar 4.4.
Gambar 4.3 Kekuatan tarik rata-rata geomembrane hdpe dengan variasi perlakuan bulan kedua.
Gambar 4.4 Regangan rata-rata geomembrane hdpe dengan variasi perlakuan bulan kedua.
Tanpa perlakuan Jemur Rendam Rendam dan Jemur
Kek
Tanpa perlakuan Jemur Rendam Rendam dan Jemur
Re
gan
gan
(%
Grafik kekuatan tarik rata-rata dan regangan rata-rata geomembrane HDPE dengan variasi perlakuan pada bulan ketiga tersaji dalam Gambar 4.5 dan
Gambar 4.6.
Gambar 4.5 Kekuatan tarik rata-rata geomembrane hdpe dengan variasi perlakuan bulan ketiga.
Gambar 4.6 Regangan rata-rata geomembrane hdpe dengan variasi perlakuan bulan ketiga.
Tanpa perlakuan Jemur Rendam Rendam dan Jemur
Kek
Tanpa perlakuan Jemur Rendam Rendam dan Jemur
Grafik kekuatan tarik rata-rata dan regangan rata-rata geomembrane HDPE dengan variasi perlakuan pada bulan keempat tersaji dalam Gambar 4.7 dan Gambar 4.8.
Gambar 4.7 Kekuatan tarik rata-rata geomembrane hdpe dengan variasi perlakuan bulan keempat.
Gambar 4.8 Regangan rata-rata geomembrane hdpe dengan variasi perlakuan bulan keempat.
Tanpa perlakuan Jemur Rendam Rendam dan Jemur
Kek
Tanpa perlakuan Jemur Rendam Rendam dan Jemur
Gambar 4.9 Kekuatan tarik rata-rata geomembrane hdpe setiap perlakuan dari bulan ke bulan.
Grafik perbandingan kekuatan tarik rata-rata dan regangan rata-rata dari benda uji geomembrane HDPE tanpa perlakuan dengan benda uji geomembrane
HDPE yang di beri variasi perlakuan di jemur, di rendam, serta kombinasi dari di rendam dan di jemur tersaji dalam Gambar 4.7 dan Gambar 4.8.
26.80 26.18 26.31 26.97
Bulan 1 Bulan 2 Bulan 3 Bulan 4
Gambar 4.10 Regangan rata-rata geomembrane hdpe setiap perlakuan dari bulan ke bulan.
4.3 Pembahasan
Dari Gambar 4.1 kekuatan tarik rata-rata dari setiap variasi perlakuan geomembrane HDPE dalam bulan pertama relatif sama. Kekuatan tarik rata-rata terbesar pada geomembrane HDPE tanpa perlakuan sebesar 26,8 MPa. Pada geomembrane HDPE dengan perlakuan di rendam memiliki kekuatan tarik rata-rata
yang terendah sebesar 25,03 MPa.
Dari Gambar 4.2 presentase regangan rata-rata dari setiap variasi perlakuan geomembrane HDPE dalam bulan pertama pun relatif sama juga. Akibat dari fotodegradasi dan biodegradasi pada bulan pertama belum terlalu kelihatan perubahannya.
Dari Gambar 4.3 kekuatan tarik rata-rata pada bulan kedua akibat dari fotodegradasi dan biodegradasi mulai tampak walaupun hanya memberikan
904
Bulan 1 Bulan 2 Bulan 3 Bulan 4
perubahan yang kecil. Dalam hal ini geomembrane HDPE yang terkena dampak fotodegradasi adalah geomembrane HDPE yang diberi perlakuan di jemur. Geomembrane HDPE yang terkena dampak biodegradasi adala Geomembrane HDPE yang diberi perlakuan kombinasi antara direndam dan dijemur.
Dari Gambar 4.4 terlihat persentase regangan rata-rata dari setiap perlakuan geomembrane HDPE pada bulan kedua berbeda-beda. Variasi perlakuan kombinasi
dijemur dan direndam memiliki persentase regangan rata-rata terendah sebesar 689%. Pada bulan kedua ini mulai terlihat perbedaannya pada variabel regangan rata-rata.
Dari Gambar 4.5 kekuatan tarik rata-rata geomembrane HDPE pada bulan ketiga semakin nampak perbedaannya dari setiap variasi perlakuannya. Kekuatan tarik rata-rata terendah terdapat pada variasi perlakuan kombinasi direndam dan dijemur sebesar 23,94 MPa.
Dari Gambar 4.6 persentase regangan rata-rata geomembrane HDPE dengan variasi perlakuan direndam memiliki nilai terendah sebesar 732%.
Dari Gambar 4.7 geomembrane HDPE dengan perlakuan direndam memiliki kekuatan tarik rata-rata terendah, yaitu sebesar 25,60 MPa.
Dari Gambar 4.8 presentase regangan rata-rata dengan variasi perlakuan direndam memiliki nilai terendah juga pada bulan keempat, yaitu sebesar 808%.
dengan variasi perlakuan direndam melikiki kekuatan tarik rata-rata terbesar sebesar 26,28 MPa, pada variasi perlakuan yang terakhir yaitu kombinasi dijemur dan direndam memiliki kekuatan tarik rata-rata terbesar sebesar 27,63 MPa.
Dalam rentan waktu empat bulan kekuatan tarik rata-rata geomembrane HDPE setiap variasi perlakuan mengalami perubahan walaupun belum terlalu
signifikan. Geomembrane HDPE dengan variasi tanpa perlakuan (disimpan di suhu ruangan) memiliki kekuatan tarik rata-rata yang relatif konstan sebesar 26 MPa, sehingga menyimpan geomembrane HDPE pada suhu ruangan tidak memberikan efek sama sekali terhadap kekuatan tarik rata-ratanya. Dengan kata lain tidak memerlukan tempat khusus untuk menyimpan geomembrane HDPE agar kekuatan tarik rata-ratanya konstan.
Gambar 4.11 Geomembrane hdpe pada bulan pertama.
Gambar 4.12 Geomembrane hdpe pada bulan kedua.
Gambar 4.13 Geomembrane hdpe pada bulan ketiga.
Gambar 4.14 Geomembrane hdpe pada bulan keempat. Pada variasi perlakuan dijemur kekuatan tarik rata-rata geomembrane HDPE mengalami perubahan pada bulan kedua dari 26,33 MPa pada bulan pertama menjadi 25,57 MPa. Pada bulan ketiga kekuatan tarik rata-ratanya relatif konstan yaitu sebesar 25,72 MPa. Perubahan kekuatan tarik rata-rata ini disebabkan oleh adanya proses fotodegradasi yang disebabkan oleh sinar matahari. Dengan seiringnya perubahan kekuatan tarik rata-rata, kondisi fisik dari geomembrane HDPE tidak mengalami perubahan bentuk dan perubahan warna selama penelitian
Gambar 4.15 Geomembrane HDPE pada Bulan Pertama.
Gambar 4.16 Geomembrane HDPE pada Bulan Kedua.
Gambar 4.17 Geomembrane HDPE pada Bulan Ketiga.
Gambar 4.18 Geomembrane HDPE pada Bulan Keempat. Geomembrane HDPE dengan variasi perlakuan kombinasi direndam dan
dijemur dalam rentan waktu empat bulan kekuatan tarik rata-ratanya mengalami perubahan namun belum terlalu signifikan. Terlihat pada bulan ketiga kekuatan tarik rata-ratanya menjadi 23,94 MPa yang awalnya sebesar 26,15 MPa pada bulan pertama. Dalam kasus ini proses fotodegradasi dan biodegradasi terjadi. Fotodegradasi tersebut disebabkan oleh adanya pengaruh sinar matahari. Dan biodegradasi ini merupakan efek dari adanya fotodegradasi. Kondisi fisik geomembrane HDPE pun juga tidak mengalami perubahan warna dan bentuk dari
Gambar 4.19 Geomembrane HDPE bulan pertama.
Gambar 4.20 Geomembrane HDPE bulan kedua.
Gambar 4.21 Geomembrane HDPE bulan ketiga.
Gambar 4.22 Geomembrane HDPE bulan keempat.
Secara kasat mata kodisi fisik antara geomembrane HDPE tanpa perlakuan dan geomembrane HDPE dengan perlakuan kombinasi direndam dan dijemur selama empat bulan tidak terjadi perubahan. Kedua geomembrane HDPE memiliki warna yang sama pula, namun setelah dilihat permukaannya dengan bantuan alat kamera terjadi perbedaan kontur permukaan dari geomembrane HDPE tanpa perlakuan dengan geomembrane HDPE dengan perlakuan kombinasi dijemur dan direndam. Perbedaan tersebut terjadi akibat adanya proses biodegradasi pada geomembrane HDPE dengan perlakuan kombinasi dijemur dan direndam. Gambar
Gambar 4.23 Perbedaan kontur permukaan.
Pada Gambar 4.9 dapat dilihat nilai kekuatan tarik rata-rata pada setiap variasi perlakuan geomembrane HDPE relatif konstan dibandingkan dengan nilai kekuatan tartik rata-ratanya pada bulan sebelumnya. Namun pada geomembrane HDPE dengan variasi perlakuan dijemur dan kombinasi dijemur-direndam pada bulan keempat mengalami peningkatan walaupun tidak terlalu banyak. Hal ini bisa disebabkan karena kurangnya homogen dari struktur mikro geomembrane HDPE dengan kata lain arah aliran serat geomembrane HDPE berbeda-beda dalam satu lembar geomembrane HDPE. Berawal dari kurangnya homogen struktur mikro, maka penyaluran gaya ketika dilakukan pengujian tarik pada benda uji geomembrane HDPE tidak merata sehingga menyebabkan kekuatan tarik yang
dihasilkan sedikit berbeda namun tidak terlalu banyak selisihnya. Disamping itu pemuluran yang terjadi pada benda uji geomembrane HDPE ketika dilakukan pengujian tarik menjadi kurang seragam walaupun benda uji tersebut berasal dari lembaran yang sama. Gambar 4.23 menyajikkan macam-macam arah aliran serat yang menyebabkan perbedaan kekuatan tarik rata-rata dan regangannya.
Perlakuan direndam
& dijemur
Gambar 4.24 Macam-macam arah aliran serat Geomembrane HDPE.
Dari Gambar 4.24 arah aliran serat ditunjukkan dengan garis putih, dengan variasi perlakuan dan waktu yang sama arah aliran serat yang ditunjukkan berbeda-beda. Dapat disimpulkan bahwa benda uji geomembrane HDPE dari awal sudah tidak homogen, sehingga kekuatan tarik yang terjadi menjadi acak.
Dengan mengambil contoh dari sampel diberi variasi perlakuan direndam pada waktu empat bulan seperti yang disajikan Gambar 4.24, terlihat ada dua macam arah aliran serat yang terjadi. Dalam Gambar 4.20, B dan C memiliki arah aliran yang hampir sama sementara A memiliki arah aliran serat yang berbeda. Setelah melihat nilai kekuatan tarik yang didapat dan membandingkan gambar dari arah aliran serat, dapat ditarik kesimpulan bahwa geomembrane HDPE dengan arah aliran serat seperti yang ditunjukkan B dan C memiliki kekuatan tarik yang lebih besar daripada geomembrane HDPE yang memiliki arah aliran serat seperti yang ditunjukkan oleh A sebesar 28,10 MPa dan 24,66 MPa. Geomembrane HDPE dengan arah aliran serat seperti A hanya meliki keuatan tarik sebesar 24,03 MPa. Tidak hanya di sektor kekuatan tariknya saja yang mengalami perbedaan, peresentase regangan yang terjadi pun juga berbeda antara arah aliran serat B dan C dengan arah aliran serat A. Arah aliran serat B dan C memiliki persentase
regangan lebih besar daripada arah aliran serat A, yaitu sebesar 828% dan 818%. Sedangkan arah aliran serat A hanya memiliki persentase regangan sebesar 778%. Dari analisa ini ketidak stabilan dari angka-angka kekuatan tarik maupun persentase regangannya dapat terjawab.
Bulan 3
Perlakuan No Regangan
(%) Selisih %
Perlakuan No Regangan
Bulan 3 Perlakuan No Regangan
(%) Selisih %
Perlakuan No Regangan
(%) Selisih %
Dari Tabel 4.5 untuk kondisi variasi perlakuan dijemur, direndam dan tanpa perlakuan, simpangan atau ketidak stabilan yang terjadi tidak terlalu besar dan relatf konstan. Berawal dari lembaran dan arah potongan yang sama pada variasi perlakuan direndam dan dijemur memiliki pola simpangan yang berbeda, pada variasi ini simpangan yang terjadi sangat fluktuatif dan sangat terlihat tidak stabil. Melihat kondisi seperti ini dapat disimpulkan dampak dari fotodegradasi dan biodegradasi mulai menunjukkan efeknya.
Jika di tarik secara garis besar selama empat bulan penelitian, kekuatan tarik dari geomembrane HDPE tanpa perlakuan adalah sebesar 26,56 MPa, lalu untuk geomembrane HDPE dengan perlakuan dijemur adalah sebesar 26,15 MPa,
unutk geomembrane HDPE dengan perlakuan kombinasi dijemur dan direndam adalah sebesar 25,87 MPa.
Dari Gambar 4.10 nilai regangan dari masing-masing geomembrane HDPE yang diberi variasi perlakuan mengalami perubahan dari setiap bulannya. Pada geomembrane HDPE tanpa diberi perlakuan mengalami peningkatan nilai
regangannya, sedangankan geomembrane HDPE yang diberi variasi perlakuan dijemur mengalami penurunan nilai regangan pada bulan kedua dan pada bulan ketiga mengalami peningkatan kembali. Pada geomembrane HDPE yang diberi variasi perlakuan di rendam juga memiliki pola perubahan nilai regangan yang sama dengan geomembrane HDPE yang diberi perlakuan dijemur, dan sama halnya geomembrane HDPE dengan perlakuan kombinasi dijemur dan direndam.
Dari hasil pengamatan tersebut terjadi variasi nilai regangannya atau dapat dikatakan nilai regangannya tidak stabil. Hal ini dapat terjadi karena dua hal. Pertama disebabkan karena pemuluran benda uji ketika dilakukan pengujian tidak seragam. Dengan arah potongan yang sama ternyata pemuluran yang terjadi pada benda uji tidak seragam seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.23. Ini dapat terjadi akibat dari proses produksi yang telah dilewati sebelumnya oleh geomembrane HDPE tersebut. Kedua adalah kurangnya tingkat kepresisian dalam
56 BAB V
PENUTUP 5.1 Kesimpulan
Dari hasil pengujian, pengolahan, perhitungan dan pengamatan data, dapat ditarik beberapa kesimpulan. Beberapa kesimpulan tersebut adalah sebagai berikut: 1. Pada empat bulan pertama kekuatan tarik geomembran HDPE ketika digunakan sebagai digester hanya mengalami penurunan yang tidak terlalu signifikan bahkan hampir tidak tampak. Secara garis besar selama empat bulan penelitian, kekuatan tarik dari geomembran HDPE tanpa perlakuan adalah sebesar 26,56 MPa, lalu untuk geomembran HDPE dengan perlakuan dijemur adalah sebesar 26,15 MPa, geomembran HDPE dengan perlakuan direndam adalah sebesar 25,53 MPa dan untuk geomembran HDPE dengan perlakuan kombinasi dijemur dan direndam adalah sebesar 25,87 MPa. Penurunan yang terjadi adalah sebesar 1,57% untuk variasi dijemur dari kondisi awal dan 2,60% untuk variasi kombinasi dijemur dan direndam dari kondisi awal. Dapat disimpulkan bahwa geomembran HDPE aman dan sangat cocok digunakan sebagai bahan rumah biogas (digester dalam tanah). 2. Dampak dari fotodegradasi belum tampak dalam rentan waktu empat bulan.
Hal ini dibuktikan dengan belum terjadi perubahan warna pada sampel geomembrane HDPE yang diberi perlakuan dijemur dan penurunan kekuatan
menyebabkan data dari penelitian ini menjadi tidak stabil. Selain itu dampak dari biodegradasi juga dapat menurunkan kekuatan tarik dari geomembrane HDPE namun dengan catatan jika geomembrane HDPE tersebut mengalami
fotodegradsi terlebih dahulu. Ini dibuktikan dengan data kekuatan tarik geomembrane HDPE dengan variasi perlakuan kombinasi dijemur dan
direndam dalam rentan waktu empat bulan. 5.2 Saran
Dalam penelitian yang telah dilaksanakan ini masih terdapat banyak kekurangan dan kesalahan. Untuk menyempurnakan dalam penelitian selanjutnya perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut:
1. Persiapan alat dan bahan sebelum penelitian harus sangat diperhatikan, agar tidak banyak membuang waktu.
2. Perlu melakukan uji coba ukuran sampel untuk pengujian tarik sebelum melakukan pengujian tarik, karena alat pengujian tarik pada Lab Logam Universitas Sanata Dharma memiliki kemampuan yang terbatas.
3. Lama penelitian sebaiknya ditambah agar efek-efek yang ditimbulkaan dari pemebrian variasi perlakuan terlihat sangat jelas.
5. Agar data yang dihasilkan lebih presisi, dapat dilakukan pengujian diluar Universitas Sanata Dharma yang memiliki kemampuan mesin yang lebih baik.
6. Pemotongan benda uji geomembrane HDPE dilakukan dengan hati-hati dan presisi untuk menghindari kerusakan awal yang dapat memicu benda uji putus pada tempat yang tidak diharapkan dan supaya dimensi benda uji seragam. 7. Perlu diperhatikan arah potongan benda uji. Usahakan arah potongan benda
