375
RANCANGBANGUN MESIN PENCACAH SAMPAH dan LIMBAH
PLASTIK
Yuli Yetri1) Hendri Sawir2) Rahmi Hidayati1)
1) Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Padang, Padang 2) Sekolah Tinggi Teknologi Industri Padang (STTIND), Padang
email : [email protected]
Abstrak
Limbah plastik jumlahnya semakin lama semakin banyak, untuk itu diperlukan pemanfaatan limbah tersebut dengan langkah mendaur ulang menjadi produk lain dalam bentuk butiran sebelum diolah lanjut menjadi biji pellet dan proses injection moulding menghasilkan produk seperti alat rumah tangga, alat olah raga dan lain-lain. Untuk diolah menjadi bentuk butiran tersebut diperlukan mesin pencacah plastic dan mesin pengolah biji plastik. Untuk itulah kami Tim pengabdian masyarakat membuat kegiatan Iptek Bagi Masyarakat (IbM) dengan tujuan untuk memberikan pengetahuan dan keterampilan untuk mengolah sampah plastik. Serta untuk mewujudkan harapan pengelola Bank Sampah untuk mempunyai mesin pengolah plastik agar masalah sampah plastik dapat tertanggulangi. Berkat usaha kerjasama Tim pengabdian masyarakat dan kelompok usaha Bank Siput Bisa serta Polak Sikerey akhirnya mesin pencacah plastik dan mesin pembuat biji plastik bisa dimiliki. Dengan mengecilnya ukuran sampah plastik dapat mengefisiensikan pengepakan dan pengiriman untuk proses pengolahan selanjutnya. Sampah plastik yang telah terurai oleh mesin dapat diolah kembali menjadi bahan baku pembuatan biji plastik atau plastik. Melalui rancangan pembuatan mesin ini, efektifitas kegiatan pengepakan dan pengiriman yang dilakukan oleh pengumpul sampah dapat terbantu dan berdampak positif dan efisien. Keinginan yang sangat besar untuk menjadikan kegiatan Bank Sampah ini sebagai pelopor atau pilot proyek yang nantinya bisa dijadikan percontohan bagi kecamatan lain agar bisa meneruskan kegiatan serupa..
Kata Kunci: Pencacah plastik, limbah plastik, biji plastik
1. Pendahuluan
Sampah plastik jumlahnya semakin lama semakin bertambah, dari 825 ton tahun 2006 meningkat 1038,5 ton pada tahun 2008 (Depperin 2009). Jumlah tersebut akan meningkat di tahun-tahun mendatang, yang peningkatannya sekitar 10% pertahun. Secara umum agar suatu limbah plastik dapat diproses oleh suatu industri, antara lain limbah harus dalam bentuk tertentu seperti butiran, biji/pellet, serbuk, pecahan (Anonim, 2009). Untuk itu diperlukan beberapa mesin yang saling berhubungan, seperti mesin pencacah, mesin pembuat pellet dan mesin injection moulding, namun ketiga mesin tersebut hanya mampu dimiliki oleh industri
menengah dan besar. Untuk industri kecil umumnya mereka menggunakan mesin pencacah untuk mendapatkan plastik dalam bentuk serpihan /butiran, dan kemudian serpihan ini yang dijual ke industri menengah dan besar. Disisi lain dari survey lapangan di Sumatera Barat dan khususnya di Kota Padang, lebih ±80% industri pengolahan limbah plastik adalah industri kecil.
Sampah yang berserakan di sekitar kita bisa menjadi sumber masalah, Entah itu penyakit atau pun persoalan sosial. Permasalahan sampah telah menjadi salah satu permasalahan yang utama di negeri
ini, dimana volume dan cara
penanggulangannya menjadi
permasalahan yang belum terpecahkan dengan baik. Banyaknya sampah di
kota-375
kota disebabkan karena penduduk
semakin hari semakin bertambah dan juga pola hidup masyarakat yang tingkat kesadaran terhadap kebersihannya masih rendah.
Berbagai jenis sampah dapat kita temukan dengan mudah disekitar kita terutama sampah anorganik yang tidak bisa membusuk dan dapat mencemari
lingkungan. Pembungkus makanan,
pembungkus produk rumah tangga dan kemasan minuman menggunakan bahan dari plastik yang sisa pemakaiannya
menjadi masalah utama kebersihan
lingkungan. Botol kemasan minuman yang terbuat dari plastik atau disebut juga dengan Polyethylene Terephthalate (PET) menjadi salah satu jenis sampah yang
mengganggu lingkungan, yang
sebenarnya dapat menjadi sampah
komersial yang dapat berguna lagi dan memiliki nilai jual apabila diolah dengan benar. Untuk itu diperlukan alat/mesin pengolah yang tepat guna dan inovatif yang dapat mereduksi ukuran sampah menjadi produk ukuran yang dapat
dijadikan bijih plastik untuk bisa
diproduksi ulang.
Sebagian masyarakat di perkotaan melihat hal tersebut dapat dijadikan lahan pekerjaan yang dapat menghasilkan uang. Para pemulung yang mengumpulkan sampah plastik kemudian menjualnya ke
pengumpul plastik dan selanjutnya
pengumpul akan mengirimkan dan
menjual sampah plastik tersebut ke pabrik daur ulang untuk diolah kembali menjadi bahan baku plastik. Biasanya di tempat pengumpul plastik yang dikumpulkan langsung dikirim dalam bentuk utuh tanpa diolah terlebih dahulu karena mereka tidak mempunyai alat untuk memperkecil
ukuran plastik tersebut. Padahal
pengiriman sampah plastik yang sudah diolah (dikecilkan dalam bentuk serpihan) akan mempermudah mereka dalam hal
pengepakan dan pengiriman jika
dibandingkan dengan plastik yang masih dalam bentuk utuh. Selain itu nilai jual plastik dalam bentuk serpihan akan lebih tinggi daripada sampah plastik yang masih utuh. Sampah plastik yang telah jadi serpihan kecil ini bisa didaur ulang menjadi bahan baku pembuatan plastik.
Jika plastik yang sudah diolah (dihancurkan dalam bentuk serpihan) akan jauh lebih mudah dalam hal pengepakan dan pengiriman. Selain itu, nilai jualnya pun akan lebih tinggi daripada penjualan sampah plastik utuh. Sampah plastik serpihan ini bisa didaur ulang menjadi
bahan baku pembuatan plastik.
Permintaan terhadap bahan baku ini pun sangat besar sehingga pabrik pembuatan plastik sering kehabisan stok bahan baku. Dari hasil wawancara ke beberapa tempat
pengumpul plastik, ada keinginan
masyarakat untuk menguraikan plastik tersebut menjadi serpihan kecil sebelum dikirim ke pabrik daur ulang, akan tetapi karena mahalnya harga mesin tersebut banyak pengumpul plastik yang tidak mampu melakukannya.
Melihat data dan kenyataan yang ada dilapangan kami tim pengabdian Politeknik Negeri Padang mencoba untuk merancang dan membuat mesin pengurai
sampah plastik dengan proses
penggilingan yang sederhana sehingga dapat mengefisienkan dalam pengepakan
dan pengiriman sampah plastik
dibandingkan pengiriman yang masih dalam bentuk utuh yang dirasakan tidak efisien.
376
Perancangan dan pembuatan
mesin giling sampah plastik ini
diperuntukkan bagi industri kecil
menengah kebawah, masyarakat,
pengusaha, serta membantu sektor-sektor yang bergerak di bidang pengolahan sampah plastik. Disamping itu juga
meningkatkan keinginan masyarakat
dimulai dari sekolah dengan memberikan
edukasi pada masyarakat untuk
melakukan mengurangi produksi sampah, pengolahan, dan mendaur ulang.
Mesin giling sampah plastik tersebut dapat mencapai hasil proses
produksi diatas 15kg/jam. Dalam
perancangan mesin giling sampah plastik ini, sebelumnya telah dilakukan survei di beberapa tempat untuk mendapatkan gambaran lengkap tentang sampah dan pengolahannya.
3. Tinjauan Pustaka
Sampah/Limbah Plastik
Gambar 1. Butiran plastik yang telah dicacah
Keterangan:
1a. Bentuk butiran kasar (1,5 cm) 1b. Bentuk butiran halus (1 cm)
1c. Butiran yang telah diwarnai (merah) 1d. Butiran yang telah diwarnai (biru)
Plastik adalah suatu produk kimia yang telah dikenal dan termasuk bagian
polimer termoplastik, plastik
menyebabkan masalah lingkungan yang semakin besar (Sumule, 2006). Adapun proses daur ulang tersebut melalui
beberapa tahapan yaitu, proses
penghancuran menjadi bagian-bagian
yang lebih kecil berbentuk serpihan yang seragam berukuran 1-1,5 cm. Proses ini
membutuhkan mesin pencacah dengan teknologi tepat guna. Bentuk dari serpihan plastik yang telah dihancurkan/dicacah
seperti Gambar 1 di bawah ini.
(http://www.geocities.com/tegal logam
2000).
Tahap selanjutnya adalah
mewarnai, dan pengeringan dilapangan. Untuk industri plastik skala menengah ke atas pada umumnya mereka sudah punya
mesin pellet dan mesin Injection
Moulding. Dengan mesin pellet ini plastik
serpihan dapat dibuat dalam bentuk biji/pellet, begitu juga pellet plastik dapat diproses dengan mesin injection moulding menjadi bermacam-macam hasil plastik, seperti ember, piring plastik, botol minuman, tabungan plastik, dan lain-lain.
375
Sukatna (2007), mengatakan
semua pabrik plastik daur ulang
(recycling) membutuhkan plastik-plastik
bekas (sampah plastik) baik dari
kelompok film grade (sampah
plastik lembaran kemasan makanan seperti : kantong gula, tepung, kantong
belanja (kresek), kantong sampah,
pembungkus tekstil, tas, garmen,
pembungkus rokok, pembungkus
baju/kaos, karung plastik, dan lain-lain), maupun dari non-film grade (botol air mineral, juice, saos, minyak goreng, kosmetik, shampoo, oli, tutup botol, krat botol, ember, mainan, tong sampah, container, pipa PVC, kabel listrik, selang air, plastik gelombang, dan lain-lain). Plastik-plastik tersebut sebagai bahan utama/campuran untuk diproses daur ulang menjadi biji/pellet plastik, sehingga dikenal dengan nama biji/pellet plastik daur ulang. Hal ini hanya untuk membedakan dengan biji plastik original (asli). Karena biji plastik asli sebagian besar masih impor, sehingga harganya cukup mahal (tergantung dolar dan harga minyak dunia). Maka biji/pellet plastik daur ulang dapat menjadi suatu alternatif, dengan harga yang sangat kompetitif. Dan tentu saja bisnis ini sangat prospektif. Tipe Mekanisme Alat Pencacah
1. Alat Pencacah Kompos
Alat pencacah kompos (Gambar 2) merupakan salah satu alat yang dapat membantu dalam proses pembuatan kompos secara anaerob dengan bahan baku khususnya sampah organik dengan memperkecil ukuran (Sudrajat 2006).
Gambar 2. Alat pencacah kompos (Sudrajat 2006)
Sistem kerja alat ini pada dasarnya sama dengan gilingan martil (hammer
mill). Menurut Kong Hwan Kim 1989
martil (hammer) pada mesin (hammer
mill) berfungsi sebagai batang pemukul
atau dapat juga diganti dengan batang pisau pemotong. Proses yang terjadi adalah bahan atau material seperti serat, dedaunan, sayuran dimasukkan ke dalam
hammer mill yang berputar kemudian
produk yang dihasilkan menjadi ukuran yang lebih kecil (size reduction).
2. Tub Grinders
Tub grinder (Gambar 3) adalah alat
khusus yang digunakan untuk
memotong/membelah (chopping) kayu termasuk di dalamnya batang dan dedaunan dalam jumlah yang besar. Sistem kerja dari tub grinder ini adalah sistem kerja pisau pemotong (hammer
mill) yang bergerak secara horizontal
Gambar 3. Tub grinders (Robert 1995).
3. Crushing
Crushing adalah alat pencacah yang
376
pertanian dan limbah-limbah padat yang bertujuan untuk memperkecil ukuran bahan, merusak struktur bahan untuk
memudahkan pencacahan dan
menghaluskan bahan dalam bentuk
serbuk.
Gambar 4. Sistem Crushing pada Bahan Pertanian dan Limbah
Padat (Thieme, 1969) Keterangan:
4a. Pisau berputar secara horizontal pada satu poros (single roll) 4b. Pisau berputar secara horizontal
dan tersusun pada dua poros (double roll) yang berputar berlawanan
4c. Alat pencacah terdiri dari
palu-palu yang tersusun secara
melingkar, sambil berputar palu-palu akan menghancurkan bahan secara berulang kali
Tipe Pisau Pemotong
Pisau pemotong rumput dibedakan menjadi dua berdasarkan tipe pisau pemotong yaitu pisau pemotong rumput tipe reel dan tipe slasher seperti pada Gambar 5.
a. Tipe Reel b. Tipe Slasher
Gambar 5. Jenis-jenis pisau pemotong rumput (Mardison 2000). Pisau pemotong rumput tipe
slasher terdiri dari satu bilah pisau yang
digerakkan secara rotasi dengan kecepatan tinggi, sehingga menghasilkan daya pukul yang kuat untuk memotong rumput (Mardison 2000). Pisau pemotong rumput tipe reel memberikan hasil potongan rata pada bagian tajuk rumput yang dipotong sehingga tidak mengganggu pertumbuhan rumput. Pisau pemotong rumput tipe
slasher memberikan hasil potongan yang
tidak baik pada bagian tajuk rumput, di mana tajuk rumput bekas potongan jadi pecah dan hasil potongan tidak rata (Beard 1993).
Gambar 6.Beberapa Metode Pemotongan (Sitkey 1986). Pemotongan Limbah Padat
Proses mendaur ulang limbah padat pada umumnya dengan proses pengecilan ukuran bahan melalui proses pemotongan atau pencacahan. Secara umum gaya dan energi pemotongan bahan padat akan dipengaruhi oleh disain pisau, cara operasi, dan sifat bahan padat yang
akan dipotong. Beberapa kajian
377
penggunaan mata pisau untuk
pemotongan limbah padat, seperti limbah batang jagung (Prasad dan Gupta, 1975), rumput dan jerami (O’Dogherty dan Gale, 1991 ; McRandall dan McNulty, 1978).
4. Metodologi
Dalam pembuatan mesin giling sampah plastik ini digunakan jenis pisau potong Disc dari bahan lokal, dengan alasan tersedia dipasaran dan mudah
memperolehnya serta tidak rumit dalam
penggantian apabila sudah tumpul.
Dengan bentuk pisau datar tersebut dan tersedia di pasaran akan membantu
pemilik mesin untuk melakukan
penggantian secara cepat. Dudukan pisau potong langsung dipasangkan dengan poros yang langsung digerakkan oleh motor bensin 5,5 Hp dan banyak tersedia di pasaran.
5. Bentuk Karya Inovasi Iptek Yang Ditawarkan a. Bentuk teknologi dengan Keterangan Komponen
375
Bentuk teknologi dan keterangan komponen mesin giling sampah plastik dapat di lihat dalam Gambar 7. Seperti yang terlihat pada di bawah ini. Mesin
giling sampah plastik tersebut
menggunakan energi yang berasal dari motor bensin 5,5 HP dan material masukan berupa sampah plastik, keluaran dari mesin tersebut berupa serpihan plastik. Dalam pengerjaan mesin tersebut mampu mengurai sampah plastik kering dengan ketebalan 0,3 mm sampai 2 mm.
Jika unjuk kerja mesin belum optimal dilakukan modifikasi untuk
penyempurnaan. Parameter yang
digunakan untuk mengevaluasinya adalah
kapasitas, ukuran serpihan, dan
mekanisme kerja mesin. Dalam hal ini dapat diketahui data perbandingan uji
coba beberapa jenis sampah plastik seperti data dalam Tabel 1.
6. Hasil dan Pembahasan
Dengan selesainya proses
pembuatan kedua mesin tersebut
dilakukan pengujian unjuk kerja mesin. Jika unjuk kerja mesin belum optimal
dilakukan modifikasi untuk
penyempurnaan. Parameter yang
digunakan untuk mengevaluasinya adalah
kapasitas, ukuran serpihan, dan
mekanisme kerja mesin. Dalam hal ini dapat diketahui data perbandingan uji coba beberapa jenis sampah plastik seperti data dalam Tabel 1.
Tabel 1. Data Proses Uji Coba Uji Jenis sampah
plastik Tebal (mm) Berat sampah plastik (gr) Waktu untuk mencaca h (menit) Berat sampah yang dicacah (gr) Produksi /jam (kg) 1 Cup minuman 0,3 250 5 250 3 2 Cup minuman 0,5 980 3 980 13,8 3 Ember plastik 1,5 1100 2,5 1100 19,2 4 Ember plastik 2 800 2 800 21
Tabel 2. Hasil Uji Coba Pencacahan
Gambar plastik dalam keadaan utuh Gambar plastik dalam keadaan ter
375 b.
Mekanisme kerja alat
Mesin giling sampah plastik
tersebut dirancang dengan sistem
memotong, dimana material sampah plastik setelah dimasukkan akan dipotong oleh pisau potong kemudian akan keluar dalam bentuk uraian seperti terlihat dalam Gambar 8 dan Tabel 2. Dari hasil uji coba,
didapat : untuk cup minuman dengan ketebalan 0,3 mm hasilnya tidak mencapai kapasitas yang diinginkan (20kg/jam) dikarenakan terlalu tipis sehingga sulit untuk terpotong. Sedangkan plastik dengan ketebalan 2mm dapat mencapai kapasitas mesinnya (21kg/jam).
Sampah plastik Mesin Pengurai
Penampung Plastik Ter Urai
Gambar 8. Mekanisme kerja Mesin giling sampah plastik
Dengan mengecilnya ukuran
sampah plastik dapat mengefisiensikan pengepakan dan pengiriman untuk proses pengolahan selanjutnya. Sampah plastik yang telah terurai oleh mesin dapat diolah kembali menjadi bahan baku pembuatan biji plastik atau plastik. Melalui rancangan pembuatan mesin ini, efektifitas kegiatan
pengepakan dan pengiriman yang
dilakukan oleh pengumpul sampah dapat terbantu dan berdampak positif dan efisien.
Dalam operasional pengolahan sampah plastik dengan mesin giling sampah plastik tersebut yang dilakukan selama 1 hari kerja yaitu 8 jam, dengan jumlah sampah plastik diperkirakan 15 kg/jam (120 kg) harga sampel (cup minuman) Rp.5000/kg. Dengan demikian
jumlah harga sampah plastik Rp.
600.000,- setelah di proses jadi serpihan dapat dijual Rp. 15.000/kg. (sumber harga
diperoleh ketika melakukan studi banding di Jogjakarta dengan kementrian Lingkungan Hidup). Diperoleh harga
375
penjualan Rp. 1.200.000,- berarti setelah dilakukan pengurangan dengan biaya operasional diperoleh keuntungan Rp. 470.000-. dengan B / C Ratio adalah: 1,64 jadi menguntungkan.
7. Hasil/Output Alat
Dengan adanya mesin giling sampah plastik ini akan lebih efektif dan efisien dalam mengelola sampah di tingkat
masyarakat. Masyarakat akan lebih
tertarik untuk mengolah sampah terutama sampah plastik. Disamping itu juga bagi para pemulung telah dapat mengolah lebih jauh sampah plastik yang dikumpulkanya, berarti produksinya telah meningkat dan secara otomatis akan lebih meningkat juga
pendapatanya. Dengan terkelolanya
sampah plastik tersebut berarti :
1. Umur tempat pembuangan akhir (TPA) semakin panjang, karena sebagian sampah telah dikelola yaitu sampah plastik.
2. Mengurangi penumpukan sampah di TPS.
3. Tingkat efisiensi biaya
pengangkutan sampah jadi
meningkat, disebabkan jumlah sampah yang diangkut ke TPA semakin berkurang.
4. Kondisi sanitasi di perkotaan semakin baik akan berdampak pa-da kesehatan masyarakat.
5. Ikut serta mendukung program pengembangan Bank Sampah 6. Lingkungan akan semakin baik.
Daftar Pustaka
Ichlas.N, Junaidi. 2009. Rancang Bangun Mesin Pencacah Plastik Untuk Meningkatkan Produktivitas Usaha Kecil Plastik Bekas. Laporan Program
VUCER Dikti 2009. No Kontrak: 160 A / K3.1-PG / 2009
Ichlas. N. 2014. Pengembangan Mesin Pencacah Sampah/Limbah Plastik dengan Metode Kombinasi Sistem Crusher dan Silinder Pemotong Tipe Reel. Laporan Penelitian AUPT dana BOPTN PNP tahun I. Kontrak: 443 / PL9. 1.4 / LT 2014
Ichlas. N. 2014. Pengembangan Mesin Pencacah Sampah/Limbah Plastik dengan Metode Kombinasi Sistem Crusher dan Silinder Pemotong Tipe Reel. Laporan Penelitian AUPT dana BOPTN PNP Tahun II. Kontrak: 443 / PL9. 1.4 / LT 2015
Kanaka P.R. dan K. Thiupal. 1991. ”Seedcane Cutting Machine”. Indian Sugar. 41(2):125-126.
Mardison. 2000. Rancang Bangun Pisau Pemotong Rumput Tipe Reel dengan Menggunakan Paket Program CAD (Skripsi). Bogor. Fakultas Teknologi Pertanian Bogor.Institut Pertanian Bogor
McRandall, D.M. dan P.B. McNulty. 1980. ”Impact Cutting Behaviour of Forage Crops”. J. Agric. Engng. Res. 313-328
Newman. G, 1990. Engineering Ekonomic Analysis, Third Edition, Binarupa Aksara Engineering Pres, Inc
Pemerintah kota Padang, Bidang
Pengelolaan Sampah.
http://www.Padang.go.id
Prasad, J. Dan C.P. Gupta. 1975. Mechanical Properties of Maize Stalk as Related to Harvesting. J. Agric. Engng. Res. 20:79-87.
Seputar Sampah, Majalah Percik, Vol 5 tahun 1, Agustus 2004.
Sitkey G. 1986. Mechanics of Agricultural Material.Elsevier. Amsterdam.
374
Sukatna, 2005, Hasil Melimpah dari Plastik Sampah. Majalah Pengusaha
Peluang Usaha dan Solusinya,
http://www.majalah pengusaha.com/2005
Sumule, 2006. Produk Teknologi
Berwawasan Lingkungan. Staf
Peneliti pada direktorat Pengkajian
http://www.handling.com/apakbar/bas ic data.
Wahyu. K. 2011. Desain Dan Kinerja Unit Pemotong Serasah Tebu Dengan Menggunakan Pisau Tipe Reel, (Tesis). Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Bogor.
