A.84
RANCANG BANGUN MESIN PENGHASIL POLYESTER SYNTETIC FIBER BERBAHAN LIMBAH PLASTIK JENIS PET
Abdul Syukur Alfauzi*, Adhy Purnomo, Padang Yanuar
Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Semarang Jl. Prof. H. Soedarto S.H., Tembalang, Semarang, 50275
*E-mail: abdlsyukura@gmail.com Abstrak
Sampah plastik sudah menjadi permasalahan yang serius di Indonesia, terutama di daerah perkotaan. Sampah plastik yang pembuangannya tidak terkontrol dan sembarangan menjadi suatu masalah yang sangat mengkhawatirkan. Salah satu tipe/jenis plastik adalah PET
(Polyethylene Terephthalate) yang banyak digunakan sebagai bahan pembuat botol,
peningkatan limbah botol plastik dapat diatasi dengan gerakan recycle dan recreate yang berguna bagi lingkungan serta meningkatkan nilai keekonomian limbah plastik. Pada penelitian ini memiliki tujuan untuk membuat mesin pengolah limbah sampah botol plastik menjadi fiber
polyester. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dalam cara memperoleh hasil fiber polyester yang terbaik, tahapan penelitian yaitu dengan perencanaan, penjelasan tugas/ fungsi
komponen, perencanaan konsep produk (gambar kerja), analisis teknik meliputi analisis daya dan torsi yang terjadi pada poros. Hasil penelitian ini menghasilkan mesin dengan spesifikasi ukuran panjang 850 x lebar 850 x tinggi 750 (mm), kapasitas produksi 500 gram/jam. Dengan sumber tenaga mesin yaitu motor listrik AC 1 HP dengan putaran 1390 rpm, memakai kompor gas sebagai sumber pemanas cacahan sampah botol plastik. Berat keseluruhan mesin yaitu 45 kg. Parameter terbaik untuk menghasilkan serat yaitu dengan variabel putaran mesin 1250 rpm dengan massa cacahan plastik 250 gram dan temperatur lelehan plastik 265°C.
Kata Kunci: fiber polyster; PET; rancang bangun mesin; Sampah plastik; pemanas.
PENDAHULUAN
Sampah plastik merupakan material yang membutuhkan waktu lama untuk terurai hal tersebut telah menjadi masalah global yang dewasa ini mendapat perhatian lebih dari banyak negara. Sebagai material yang butuh waktu lama untuk terurai, produk berbahan plastik akan terus ada dan menumpuk di dunia dalam waktu yang lama. Berdasarkan laporan United Nations Environment Programme (UNEP) tentang plastik sekali pakai, lebih dari 400 juta ton plastik diproduksi pada 2015. Dari jumlah tersebut, 36 persen di antaranya untuk kantong kemasan sekali pakai yang kerap kita temui setiap hari. (tim publikasi katadata, 2019).
Prosiding Seminar Nasional NCIET Vol.1 (2020) A84-A90 1st National Conference of Industry, Engineering and Technology 2020,
A.85 Plastik dapat dikelompokkan menjadi dua macam yaitu thermoplastic dan termosetting.
Thermoplastic adalah bahan plastik yang jika dipanaskan sampai temperatur tertentu, akan
mencair dan dapat dibentuk kembali menjadi bentuk yang diinginkan. Sedangkan
thermosetting adalah plastik yang jika telah dibuat dalam bentuk padat, tidak dapat
dicairkan kembali dengan cara dipanaskan. Berdasarkan sifat kedua kelompok plastik di atas, thermoplastik adalah jenis yang memungkinkan untuk didaur ulang. Jenis plastik yang dapat didaur ulang diberi kode berupa nomor untuk memudahkan dalam mengidentifikasi dan penggunaannya (lihat Gambar 1)
Gambar 1. Identifikasi jenis plastik
Sumber: http://bbihp.kemenperin.go.id/web/berita/detail/50/dinas/kenali-simbol-simbol-pada-kemasan
Berdasarkan data analisis tahun 2017-2023, diungkapkan bahwa potensi pertumbuhan permintaan PET di Indonesia meningkat sebesar 4,4%. Jumlah limbah botol bekas pakai berbahan PET sebagai salah satu produk PE juga akan ikut meningkat setiap tahunnya. (Fitriyono, 2019)
Limbah botol plastik merupakan jenis sampah yang proses penguraiannya membutuhkan waktu yang lama yaitu sekitar 5 – 1000 tahun. Selain sulit terurai secara alami, botol plastik juga merupakan produk yang tidak ramah lingkungan karena untuk memproduksi satu ton kantong plastik membutuhkan 1.800 liter minyak mentah, dan setiap 1 botol plastik menghasilkan polusi udara sebesar 544 gram. Botol plastik banyak
A.86 digunakan dalam kegiatan sehari-hari terutama dalam kegiatan yang berkaitan dengan pembungkus air mineral. Penggunaan botol plastik sebagai pembungkus air mineral memang alternatif yang praktis dan ringkas, tetapi di sisi lain juga membahayakan lingkungan karena menambah debit sampah botol plastik yang terbuang (Wijayanto, 2017). Daur ulang adalah salah satu strategi pengelolaan sampah padat yang terdiri atas kegiatan pemilahan, pengumpulan, pemrosesan, pendistribusian dan pembuatan produk / material bekas pakai, dan komponen utama dalam manajemen sampah modern dan bagian ketiga adalam proses hierarki sampah 3R (Reuse, Reduce, and Recycle). Di Indonesia potensi pengolahan limbah plastik banyak dikembangkan untuk mengurangi dampak yang muncul akibat pencemaran akibat limbah ini, limbah tidak hanya dibakar yang akan menyebabkan permasalahan lingkungan tetapi daur ulang dilakukan untuk meningkatkan nilai ekonomi dan fungsi. Hasil inisiasi yang dilakukan kristina dkk (2018) limbah plastik dapat digunakan/dirubah menjadi polyester syntetic fiber.
Gambar 2. Tiga tipe jenis Polyester syntetic fiber
Banyak penelitian yang dilakukan dalam upaya untuk mendaur ulang sampah botol plastik, syaka dkk, (2006) pembuatan mesin pencacah botol plastik dengan penggerak manual dengan hasil 0,864 kg/jam. Burlian dkk (2019) merancang alat penghancur sampah botol plastic ± 33kg/jam, Perancangan Dan Uji Alat Pengolah Sampah Plastik Jenis Ldpe (Low Density Polyethylene) Menjadi Bahan Bakar Alternatif (landi dan arijanto, 2017),
Dilihat dari beberapa referensi tentang pengolahan limbah botol plastik jenis PET banyak melakukan tentang perubahan volume (dipotong) untuk menghasilkan ukuran yang lebih kecil. Oleh karena itu, potensi penelitian untuk merubah wujud dari botol plastik menjadi bahan berbentuk serat sangat diperlukan, dimana penelitian ini memiliki
A.87 keterbaruan dari sisi perubahan bentuk bahan limbah menjadi serat dengan metode pemanasan dan gaya sentrifugal. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membuat mesin pengolah limbah sampah botol plastik jenis PET menjadi Polyester syntetic fiber. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini adalah mesin pengolah limbah sampah botol plastik menjadi Polyester syntetic fiber.
METODE PENELITIAN
Metode penelitian menggunakan metode eksperimen. Mesin pengolah limbah plastik ini memiliki prinsip kerja yang diterapkan dalam perancangan mesin ini adalah sistem cetak putar, langkah kegiatan awal yaitu dengan memanaskan limbah plastik jenis PET sampai titik leleh yaitu 265-275°C proses pelelehan menggunakan kalor hasil pembakaran LPG, Kemudian lelehan plastik tersebut diputar di dalam cawan, sehingga lelehan plastik secara automatis akan keluar melalui lubang-lubang kecil yang terdapat pada cawan akibat gaya sentrifugal yang terjadi. Gambar 2 memperlihatkan gaya-gaya yang bekerja pada benda yang berputar, ada kecepetan benda dan gaya sentrifugal.
Gambar 2. Gaya yang bekerja pada benda yang berputar Persamaan untuk mencari nilai v yaitu:
v = 2 x π x r x n60 (1)
v adalah kecepatan , r adalah jari-jari cetakan dan n putaran cetakan Fc = 2 x m x v
2
D (2)
Fc adalah gaya sentrifugal yang bekerja, m adalah massa cetakan v adalah kecepatan benda dan D adalah diameter cetakan (khurmi, 20015)
A.88 Cara kerja mesin dengan sistem cetak putar adalah sebagai berikut: Kompor yang berada di bawah cawan digunakan untuk melelehkan cacahan botol plastik sampai temperatur titik leleh PET yaitu 265°C. Putaran yang bersumber dari motor listrik, diteruskan ke poros penggerak cawan melalui puli dan v-belt, Kemudian poros penggerak memutar cawan, lalu lelehan plastik akan terlempar keluar dalam bentuk fiber polyester. Proses tersebut terjadi berulang kali hingga semua lelehan plastik yang ada di dalam cawan keluar.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Proses pembuatan alat ini yang pertama-tama dikerjakan adalah pembelian bahan pada tahap ini dilakukan pembelian bahan-bahan untuk komponen-komponen yang sudah ditentukan melalui desain, tahap berikutnya pembuatan komponen kerangka, cover dan komponen lainya dan dilanjutkan dengan perakitan antara komponen yang satu dengan yang lainnya, kemudian diakhiri dengan proses uji coba untuk mengetahui hasil kinerja mesin. Rancanan mesin serta komponen alat dapat dilihat pada gambar no 2.
Gambar 2. Desain mesin
Keterangan :
1. Rangka mesin 2. Bearing 1 3. Kompor 4. Cawan
5. Panci penampung fiber polyester 6. Motor listrik
7. Puli motor listrik 8. Sabuk v 9. Poros 10. Puli poros 11. Roda 12. Bearing 2 13. Inverter
Pengujian alat ini dilakukan untuk mengetahui seberapa berhasilnya proses perubahan bahan limbah plastik dirubah bentuk menjadi serat, hasil pengujian dapat dilihat
A.89 pada tabel 1. Pengujian pertama dengan massa 150 gram proses pelelehan membutuhkan waktu 13 menit, kemudian cawan diputar dengan kecepatan putar 250 rpm lelehan plastik tidak dapat keluar dari lubang-lubang dicawan sehingga serat tidak dapat terbentuk. Pada pengujian ke dua dan ke tiga masih menggunakan parameter massa yang sama sebesar 150 gram, waktu pelelehan mengalami perubahan menjadi lebih cepat dikarenakan saat pelelehan cawan ikut diputar dan diaduk disisi dalamnya terbentuk serat sempurna saat kecepatan putaran cawan sebesar 1250 rpm. Pengujian keempat dan kelima menggunakan perubahan massa 250 gram waktu pelelehan rata-rata selama 25 menit, dengan putaran 1250 terbentuk serat dengan bentuk yang halus. Pada pengujian ketujuh, kedelapan dan kesembilan dengan massa plastik 350 gram membutuhkan waktu pelelehan rata-rata 44 menit, serat terbentuk saat cawan diputar pada kecepatan 750 dan 1250 namun disaat yang bersamaan lelehan terlempar dari cawan membentuk gumpala-gumpalan yang menyatu dengan serat halus.
Tabel 1. Hasil pengujian mesin
Percobaan Massa plastik (gram) Waktu pelelehan (menit) Putaran motor listrik (rpm) Waktu putar (menit) Hasil
1 150 13 250 5 Tidak terbentuk serat
2 150 11 750 5 Sebagian Terbentuk
serat halus
3 150 9 1250 5 Terbentuk serat hasil
halus dan lelehan habis
4 250 27 250 5 Tidak terbentuk serat
5 250 24 750 5 Terbentuk serat
dengan bentuk yang halus
6 250 21 1250 5 Terbentuk serat halus
7 350 48 250 5 Tidak terbentuk serat
8 350 45 750 5 Terbentuk serat kasar
9 350 40 1250 5 Terbentuk serat halus
namun tercampur gumpalan lelehan
KESIMPULAN
Pada penelitian ini berhasil dibangun mesin pengolah limbah plastik menjadi serat dengan dimensi 850mm x 850 mm x 700mm, menggunakan penggerak motor listrik 1 HP sumber panas untuk melelehkan plastik dari gas LPG serta menggunakan prinsip putaran sentrifugal untuk mengeluarkan lelehan plastik melalui lubang-lubang kecil pada cawan penampung. Hasil pengujian terbaik saat massa plastik 250 gram yang diputar dengan kecepatan 1250 rpm, pada pengujian ini menghasilkan serat dengan bentuk yang halus,
A.90 kapasitas produksi mesin ini sebesar 500 gram/jam. Penelitian ini masih dapat dikembangkan lagi dengan merubah sumber panas untuk melelehkan plastik dengan heater serta memodifikasi cawan dengan ketebalan material yang lebih tipis sehingga akan mempercepat waktu pelelehan.
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terimakasih kepada ananda Bagas Surya Ramadhan, Hanif Rafidian Amanullah, Akbar Kuncara Aji, Mochamat Taufik yang telah bekerja secara tim menghasilkan mesin pengolah limbah plastik ini.
DAFTAR PUSTAKA
Burlian, F., Yani. I., Ivfransyah., Jhosua, A, S (2019). Rancang Bangun Alat Penghancur Sampah Botol Plastik kapasitas ±33Kg/Jam: Prosiding TEKNOKA, 4, M17-23.
Fitriyano, G., & Rahim, D, A (2019). Tinjauan Singkat Potensi Pemanfaatan Botol Bekas Berbahan Polyethylene Terephthalate (PET) di Indonesia: Eksergi, 16 (1), 18-24.
Khurmi, R. S. & Gupta, J. K. (Eds). (2005). A Text Book Of Machine Design. New Delhi: Eurasia Publishing House.
Kristina, H. J., Christiani, A., Jobiliong, E (2018). The prospects and challenges of plastic bottle waste recycling in Indonesia: Earth and Environmental Science 195, 1-5, doi:10.1088/1755-1315/195/1/012027
Landi, T, & Arijanto (2017). Perancangan dan Uji Alat Pengolah Sampah Plastik Jenis LDPE Menjadi Bahan Bakar Alternatif; Jurnal Teknik Mesin S-1, 5(1),1-8.
Mamang (10 juni 2015). Kenali simbol-simbol pada kemasan. http://bbihp.kemenperin.go.id/web/berita/detail/50/dinas/kenali-simbol-simbol-pada-kemasan
Sahwan,F. L., Martono, D. H., Wahyono, S., Wisoyodharmo, L. A (2005). Sistem Pengelolaan Limbah Plastik Di Indonesia: Jurnal Tek. Ling. P3TL-BPPT, 6(1), 311-318 Syaka, D. R. B., Kholil. A., Aminingsih. A., Siswaldi. A (2016). Gunandi. I. Disain dan Analisis Mesin Pencacah Gelas Plastik Dengan Penggerak Manual: Jurnal Konversi Energi dan Manufaktur UNJ, 3, 117-124.
Tim Publikasi Katadata (8 November 2019). Pentingnya pengelolaan Sampah Plastik.
https://katadata.co.id/timpublikasikatadata/berita/5e9a4e54bb50f/pentingnya-pengelolaan-sampah-plastik
Wijayanto, A., & Rusdi (2017). Pendampingan Kelompok Usaha Pencacahan Limbah Plastik dikabupaten malang: Jurnal Pambudi, 1(1), 11-19
