HYBRID ECO-FRIENDLY VEHICLE:
TEKNOLOGI PENGOLAHAN LIMBAH PLASTIK DAN
PERTUMBUHAN MIKROALGA DI DALAM KENDARAAN BERBASIS TEKNOLOGI HIJAU
Karya Ini Disusun untuk Mengikuti Lomba Inovasi Untuk Negeri 2017 “Inovasi Menginspirasi Untuk Negeri”
Disusun Oleh: Herman Amrullah
UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA
1 Latar Belakang
Indonesia merupakan negara penghasil limbah plastik kedua di dunia setelah Tiongkok, dimana limbah plastik yang mencemari perairan Indonesia mencapai 187,2 juta ton [1]. Hal ini berkaitan dengan data dari Kementrian Lingkungan Hidup dan Kehutanan yang menyebutkan bahwa plastik hasil dari 100 toko atau anggota Asosiasi Pengusaha Ritel Indonesia (APRINDO) dalam waktu 1 tahun saja, telah mencapai 10,95 juta lembar limbah kantong plastik [2].
Konsumsi berlebih terhadap plastik berdampak besar terhadap kerusakan lingkungan karena sifatnya yang tidak mudah terdegradasi. Proses dekomposisi pada plastik membutuhkan 400-500 tahun. Akibatnya konsumsi berlebih terhadap plastik dapat mencemari daratan, lautan, hingga udara dimana hasil pembakarannya mengeluarkan gas beracun yang bersifat karsinogenik berupa dioxin dan furan [3].
Berbagai upaya penanggulangan limbah plastik telah diterapkan di Indonesia, diantaranya berupa program daur ulang limbah dan pemberlakuan kantong plastik berbayar Rp 200,00 di pasar-pasar modern. Namun upaya ini belum mampu menangani permasalahan limbah plastik di Indonesia secara signifikan, dikarenakan penggunaan plastik yang lebih praktis dan murah. Oleh karena itu dibutuhkan solusi yang lebih efektif agar dapat mengurangi limbah plastik bahkan menambah nilai manfaatnya bagi masyarakat.
2 Teknologi Hybrid Eco-friendly Vehicle
Salah satu upaya pemanfaatan limbah plastik terbaru adalah dengan menggunakan teknologi Hybrid Eco-friendly Vehicle pada kendaraan. Teknologi ini menggabungkan reaktor pirolisis dengan photobioreactor mikroalga di dalam satu kendaraan.
Gambar 1. Hybrid Eco-friendly Vehicle
Hybrid Eco-friendly Vehicle dapat mengonversi limbah plastik menjadi bahan bakar alternatif pada kendaraan yang komponen mesinnya terintegrasi langsung dengan proses pirolisis. Gas buang kendaraan mobil memiliki suhu sekitar 500-800oC [6], gas buang ini dapat dijadikan sumber panas proses pirolisis yang memiliki suhu sekitar 310-540oC [5] sehingga terbentuk kendaraan yang dapat menghasilkan bahan bakarnya sendiri.
3 fitoplankton. Mikroalga dapat berperan dalam menurunkan komponen-komponen berbahaya dalam gas buang seperti gas CO dan CO2 [8].
Pada Hybrid Eco-friendly Vehicle, plastik ditempatkan ke dalam reaktor pirolisis dan gas buang knalpot dialirkan ke dalamnya sebagai sumber panas. Proses pirolisis akan menghasilkan bahan bakar dan gas CO2. Gas CO2 yang dihasilkan dialirkan masuk ke dalam photobioreactor mikroalga. Mikroalga yang digunakan berupa Chlorella vulgaris. C. vulgaris tumbuh di dalam photobioreactor yang tembus cahaya matahari dan gas CO2 sebagai sumber karbon, serta nutrisi lainnya untuk menjalankan proses fotosintesis.
Bahan bakar alternatif hasil pirolisis plastik dapat langsung digunakan sebagai bahan bakar dari teknologi Hybrid Eco-friendly Vehicle, untuk itu bahan bakar hasil pirolisis harus sesuai dengan karakteristik bahan bakar yang ada di pasaran. Bahan bakar hasil pirolisis diuji dengan sifat specific gravity (densitas) dengan menggunakan piknometer dan kinematic viscosity (kekentalan) dengan menggunakan viskosimeter Ostwald.
Tabel 1. Perbandingan Bahan Bakar
Bahan Bakar Specific Gravity Kinematic Viscosity
Kerosene 0,835 1,2
Diesel 0,82-0,87 2.0-5.0
Gasoline 0,8669 2,582
Hasil Pirolisis 0,8339 1,312
4 Gambar 2. Minyak Hasil dengan Katalis, Tar, Minyak Hasil Tanpa Katalis
Teknologi Hybrid Eco-friendly Vehicle menggunakan mikroalga sebagai agen penyerap gas CO2. Mikroalga memiliki proses pertumbuhan yang hampir sama dengan jenis mikroorganisme lainnya, dimana terdapat empat fase pertumbuhan. Fase I (lag phase) kenaikan konsentrasi hanya sedikit, hal ini dikarenakan mikroalga masih menyesuaikan diri dengan lingkungan yang baru. Fase II (exponential phase) kecepatan pertumbuhan sangat cepat. Fase III (stationary phase) kecepatan pertumbuhan nol dimana kenaikan konsentrasi mikroalga sama dengan jumlah mikroalga yang mati. Fase IV (dead phase) mikroalga banyak yang mati dikarenakan umur mikroalga yang sangat singkat [11].
Gambar 3. Fase Pertumbuhan Mikroorganisme [11]
5 penelitian tentang berapa produksi biomassa dari Chlorella vulgaris agar dapat diketahui waktu kultivasi mikroalga yang ideal di dalam teknologi Hybrid Eco-friendly Vehicle.
Tabel 2. Hubungan Antara Produksi Biomassa dengan Waktu Kultivasi
Chlorella vulgaris
Waktu Kultivasi, Hari
Produksi Biomassa, mg/L
Efisiensi Pengurangan Gas CO2, %
0 292,703 -
7 1649,863 16,88
14 1796,583 9,35
21 2493,503 9,13
Kultivasi bibit Chlorella vulgaris dilakukan selama 7 hari di dalam photobioreactor. Kultivasi selama 7 hari ini dapat mengurangi gas CO2 dalam kendaraan sebesar 16,88%.
6 Penutup
7 Daftar Pustaka
[1] J.R. Jambeck, (2015), “Plastic Waste Inputs From Land Into The Ocean,” American Association for the Advancement of Science, New York.
[2] T. H. Mintarsih, (2016), “Kebijakan Kantong Belanja Plastik Tidak Gratis,”
Kementrian Lingkungan Hidup Dan Kehutanan Republik Indonesia, Indonesia.
[3] T. V. Ramachandra, (2006), “Management of Municipal Solid Waste,” New
Delhi: TERI Press, pp. 4.
[4] C. Christine, T. Shijo and V. Soney, (2013), “Synthesis of Petroleum-Based
Fuel from Waste Plastics and Performance Analysis in a CI Engine,” Journal of Energy, vol. 2013, pp. 1.
[5] H. Edy, Febry A. P. A. G. Sigiro and M. Yulianto, (2015), “Temperature
Distribution of the Plastics Pyrolysis Process to Produce Fuel at 450oC,” Procedia Environmental Sciences, vol.28, pp. 234-241.
[6] P. D. Jerome, (2012), “International Smelting Technology Symposium:
Incorporating the 6th Advances in Sulfide Smelting Symposium,” Florida: John Wiley & Sons, pp.34.
[7] R. Wallace, (1995), “Motor Vehicle Transport and Global Climate Change:
Policy Scenarios,” GC Change.
[8] A. Setiawan, Kardono, R. A. Darmawan, Santoso, A. H. Stami, Prasetyadi, L. Panggabean, D. Radini, S. Sapulete, (2008), “Teknologi Penyerapan Karbondioksida dengan Kultur Fitoplankton pada Fotobioreaktor,” Jakarta: Pusat Teknologi Lingkungan LIPI, Indonesia.
[9] E. A. Williams, P. T. Williams, (1997), “Analysis of Products Derived From the Fast of Pyrolysis of Plastic Waste,” Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, vol. 40-41, pp. 347-363.
[10] A. Demirbas, (2004), “Pyrolysis of Municipal Plastic Waste for Recovery of Gasoline-Range Hydrocarbons,” Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, vol. 72, pp. 97-102.
[11] H. S. Fogler, (2016), “Elements of Chemical Reaction Engineering,” 5th
