ANALISA KEBUTUHAN KALOR PADA PROSES PELEBURAN LIMBAH PLASTIK POLYETHILENE TERPHTALATE (PET) MENJADI BATA PLASTIK KAPASITAS 12 KG

26

ANALISA KEBUTUHAN KALOR PADA PROSES PELEBURAN

LIMBAH PLASTIK POLYETHILENE TERPHTALATE (PET)

MENJADI BATA PLASTIK KAPASITAS 12 KG

Bambang Setiawan1*,Thomas Djunaedi2, Muhammad Robiansyah3,Joko Setyawan4

1,2,3,4)

JurusanTeknik Mesin,Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Jakarta Jl. Cempaka Putih Tengah No.27, Jakarta Pusat, Indonesia

Email: bambang.setiawan@ftumj.ac.id1,Thomasdjunaedi@umj.ac.id2, muhammad.robiansyah@ftumj.ac.id3

ABSTRAK

Penelitian ini untuk mengetahui kebutuhan kalor, waktu yang dibutuhkan pada masing-masing komposisi yang selanjutnya dilakukan pengujian kemampuan daya serap air pada bata plastik yang dihasilkan berbentuk balok dengan ukuran panjang 215 mm, lebar 105 mm dan tinggi 80 mm. Komposisi bahan yang digunakan masing-masing yaitu 90:10 ; 80:20; 70:30; 60:40; 50:50 dengan perbandingan limbah plastik jenis PET, pasir dan semen. Pada penelitian ini kebutuhan kalor terbanyak terdapat pada komposisi 90:10 sebesar 1696 J, sedangkan terendah ada pada komposisi 50:50 sebesar 942 J. Waktu yang diperlukan selama proses paling lama pada komposisi 90:10 128 menit, sedangkan yang paling sedikit membutuhkan waktu 92 menit pada komposisi 50:50. Pada pengujian kemampuan daya serap air semua komposisi mempunyai hasil nilai < 3% sehingga masuk dalam kategori mutu A ( berdasarkan SNI 03-0691-1996 ).

Kata kunci: konversi energi, pengolahan material, kalor.

ABSTRACT

This experiment aims to determine the heat requirements, the time required for each compositon, then testing the water absorption capacity of the resulting plastic bricks in the form of blocks with a length of 215 mm, a width of 105 mm and a height of 80 mm. The composition of the ingredients used were respectively 90:10 ; 80:20; 70:30; 60:40; 50:50 with a ratio of PET plastic waste, sand and cement. In this study, the highest heat requirement is in the composition of 90:10 at 1696 J, while the lowest is in the composition of 50:50 at 942 J. The time needed during the process is the longest at the composition 90:10 128 minutes, while the least takes 92 minutes at 50:50 composition. In the water absorption ability test, all compositions had a value of < 3% so that it was included in the quality category A ( based on SNI 03-0691-1996 ).

Keywords : PET plastic waste, water absorption, plastic brick

PENDAHULUAN

Sampah plastik merupakan

permasalahan lingkungan hidup yang

dihadapi oleh masyarakat Indonesia dan dunia. Penggunaan produk plastik secara tidak ramah lingkungan menyebabkan berbagai masalah lingkungan hidup yang serius. Sampah plastik tidak hanya menjadi masalah di perkotaan, namun juga di lautan. Pencemaran plastik di Indonesia

diperkirakan terus meningkat seiring

industri-industri minuman menjadi salah

satu sektor pertumbuhannya paling pesat. Pada kuartal I tahun 2019 pertumbuhan industri pengolahan minuman mencapai 24,2 % secara tahunan hanya kalah dengan industri pakaian jadi. Banyak hasil akhir produk dari minuman menggunakan plastik

sekali pakai sebagai kemasan. Alat

pemanas yang sering digunakan pada

umumnya yaitu menggunakan heater

listrik,namun diperlukan daya yang cukup besar juga untuk dapat digunakan sebagai alat pemanas pada mesin pengolah limbah

27

plastik. Selain itu dapat juga menggunakan pemanas dengan berbahan bakar gas yang mempunyai nilai ekonomis. pengolahan limbah plastik dalam hal ini peleburan yaitu

kalor/panas yang digunakan untuk

meleburkan limbah plastik tersebut [3]. Selain itu,bahan yang digunakan sebagai

penghantar panas juga berpengaruh

terhadap waktu yang dibutuhkan untuk proses peleburan limbah plastik. Tujuan Penelitian ini adalah:

1. Mengetahui waktu yang dibutuhkan mesin pembuat bata plastik disetiap campuran komposisi sampai lama waktu pada produk terbaik

2. Mengetahui panas yang dibutuhkan mesin untuk mencairkan limbah plastik PET pada tiap-tiap campuran sampai ditemukan produk yang terbaik

3. Menemukan ketetapan antara bahan baku ( limbah plastik PET) dan hasil produk (bata plastik)

TINJAUAN PUSTAKA

Pada umumnya seperti botol plastik untuk daur ulang diolah kembali menjadi barang semula, secara garis besar plastik dapat digolongkan menjadi dua yaitu thermoplastic, yaitu dapat dibentuk kembali

dengan mudah dan

diprosesmenjadibentuklaindanbersifattherm oset,bilatelahdipakai tidak dapat digunakan kembali. Jenis plastik Polyethylene Telephthalate (PET) ini merupakan jenis plastik terbaik yang bisa digunakan sebagai

botol - botol minuman ringan

(bersoda/terkabonasi). Alat pelebur plastik ini menggunakan alat pemanas Heater Band dan Heater Nozzle dengan suhu mencapai 100°C-300°C.

Gambar 1. Mesin Pelebur Plastik sebelumnya [1]

Polyethilene Terphthalate (PET) [2]

PET juga dikenal fiber anti kerut. Plastik jenis ini berbeda dengan plastik yang biasa kita lihat di supermarket. PET biasa digunakan untuk kemasan makanan dan minuman karena kemampuannya untuk menjaga makanan tetap kedap udara dan memastikan keutuhan gas karbon dioksida di dalam minuman berkarbonasi.

Meskipun PET plastik yang banyak di daur ulang, PET mengandung antimony trioxide yang dianggap karsinogen (dapat memicu kanker). Semakin lama minuman berada didalam kemasan yang terbuat dari PET, semakin besar potensinya mengaktifkan

antimony. Suhu panas di dalam

mobil,garasi,dan lemari penyimpanan tertutup juga dapat meningkatkan kemungkinan ter-lepasnya zat berbahaya tersebut.

Perpindahan Kalor [3]

Kalor merupakan bentuk energi yang dapat berpindah dari satu benda ke benda lainnya [5]. Perpindahan kalor dapat terjadi melalui 3 cara yaitu :

1. Perpindahan kalor secara konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat penghantar tanpa disertai perpindahan partikel-partikel dari zat penghantar tersebut

2. Perpindahan kalor secara Konveksi adalah perpindahan panas/kalor dari suatu zat dengan disertai perpindahan partikel-partikel penyusun zat tersebut

3. Perpindahan kalor secara radiasi adalah perpindahan kalor yang tidak meng-gunakan zat perantara tertentu.

Jenis – Jenis Pemanas [4]

1. Electric heater

Electric heater adalah alat pemanas yang mengandalkan energi listrik untuk menghasilkan panas. Memiliki prinsip yang sama seperti setrika listrik,hair dryer,dan alat listrik lainnya yang menghasilkan panas.

2. Solar heater

Solar heater adalah alat pemanas yang mengandalkan energi surya matahari yang

28

juga dikenal dengan solar panel. Alat ini juga dilengkapi dengan pemanas cadangan (berupa electric heater) untuk digunakan pada musim hujan.

3. Gas heater

Gas heater adalah alat pemanas yang mengandalkan energi pembakaran gas elpiji. Elpiji untuk masa sekarang lebih murah diabandingkan dengan listrik.

4. Heat Exchanger heater

Adalah alat pemanas air yang

mengandalkan energi buang dari suhu freon yang sangat tinggi pada saat keluar dari kompresor. Prinsip kerja heat exchanger heater ini adalah mengumpulkan panas

yang dibuang kompresor kemudian

dialirkan ke tabung penyimpanan air.

5. Heat Pump heater

adalah alat pemanas yang

mengandalkan suhu yang keluar dari kompresor. Proses pemanasan heat pump ini sangat efisien karena listrik yang diperlukan hanya untuk kompresor saja,sehingga secara keseluruhan akan menghasilkan kapasitas pemanasan 3x dari daya yang dibutuhkan heat pump. Dengan kata lain heat pump memerlukan daya listrik hanya sepertiga dari kapasitas pemanasnya.

6. Boiler heater

banyak digunakan untuk kebutuhan air panas dengan kapasitas besar dan suhu cukup panas kisaran 80-100 derajat celcius.

Bahkan ada juga yang sampai

menghasilkan uap (steam boiler). Kebanyakan sistem boiler ini digunakan

METODE PENELITIAN Konsep Penelitian

Seluruh rangkaian proses penelitian mulai dari identifikasi masalah,membaca dan memahami jurnal terkait, pengumpulan data, persiapan penelitian, analisa penelitian, hasil penelitian, kesimpulan sampai penyusunan laporan. Setelah itu, kemudian membentuk kerangka dalam menyusun rencana penyelesaian termasuk merancang metode atau teknik pendekatan

yang tepat untuk digunakan sebagai langkah – langkah dalam penelitian.

Analisa Data

Analisis data yang digunakan dalam penelitian ini yaitu menghitung kebutuhan kalor pada proses pembuatan bata plastik ini, dilanjutkan Pencatatan waktu dilakukan selama proses pembuatan bata plastik, dan yang terakhir Penentuan daya serap air pada bata plastik diperoleh dari hasil pengukuran massa kering dan massa basah yang masing-masing sampel diukur menggunakan alat timbangan analog

Spesimen Uji

1. Limbah plastik PET

Limbah plastik PET merupakan bahan paling dominan yang akan digunakan dalam pengujian pembuatan bata plastik ini.

Gambar 2. Limbah plastik PET

2. Pasir

Biasanya digunakan sebagai bahan bangunan yang dikombinasikan dengan semen untuk merekatkan limbah plastik tersebut.

Gambar 3. Pasir

3. Semen

Sebagai bahan yang akan digunakan sebagai campuran pembuatan bata plastik beserta pasir dan limbah plastik PET itu sendiri

29

Gambar 4. Semen

Diagram Alir Penelitian

Gambar 5. Diagram alir penelitian proses bata plastik

HASIL DAN PEMBAHASAN Perhitungan Kalor

Hal pertama yang terjadi pada mesin pembuat bata plastik ini adalah menggunakan proses perpindahan panas (Heat Transfer) secara konveksi alami dikarenakan fluida panas membentuk aliran

di dalam tabung yang membantu plastik PET dalam proses pelelehannya.Kalor yang dibutuhkan dalam peleburan plastik jenis PET masing-masing campuran yaitu : Komposisi PET 90:10

𝑸 = 𝒎 . 𝒄 . ∆𝑻

= 2,925 kg. 3,472 J/kg°C . (200°C - 33°C) = 1696 J

Dengan :

Q = kalor yang dibutuhkan ( Joule ) m = massa plastik PET ( Kg )

c = kalor jenis (J/kg°C), berdasarkan referensi jurnal 2.1a

∆𝑇 = perbedaan suhu/ suhu awal – suhu akhir (°C ) Komposisi PET 80:20 𝑄 = 𝑚 . 𝑐 . ∆𝑇 = 2,6 kg. 3,472 J/kg°C . (200°C - 33°C) = 1508 J Komposisi PET 70:30 𝑄 = 𝑚 . 𝑐 . ∆𝑇 = 2,275 kg. 3,472 J/kg°C . (200°C - 33°C) = 1319 J Komposisi PET 60:40 𝑄 = 𝑚 . 𝑐 . ∆𝑇 = 1,950 kg. 3,472 J/kg°C . (200°C - 33°C) = 1131 J Komposisi PET 50:50 𝑄 = 𝑚 . 𝑐 . ∆𝑇 = 1,625 kg. 3,472 J/kg°C . (200°C - 33°C) = 942 J

Waktu yang dibutuhkan dihitung sejak dimulainya pemanasan awal sampai limbah plastik PET tersebut mencair/meleleh,

proses pencampuran semen dan

pasir,sampai dengan proses pendinginan produk. Waktu total yang dibutuhkan dalam proses pembuatan paving block dapat dilihat dalam tabel berikut :

30 Tabel 1. waktu yang dibutuhkan

Berdasarkan SNI 03-0691-1996 pengujian serapan air untuk mengetahui presentase serapan air pada campuran limbah plastik PET,semen ,dan pasir. Hasil dari pengujian serapan air akan ditampilkan pada tabel dan grafik sebagai berikut :

Tabel 2. komposisi campuran plastik PET, semen dan pasir terhadap nilai daya serap air

Tabel 3. Grafik Hubungan komposisi plastik PET, semen dan pasir terhadap daya serap air

Hasil pengujian resapan air pada bata plastik dengan komposisi campuran plastik PET,semen dan pasir yaitu pada komposisi 90:10 penyerapan air pada pengujian 1,2,3

masing-masing sebesar 0,8325%,

1,2025%,dan 0,9276% sedangkan nilai rata-rata sebesar 0,9875%.

Pada komposisi 80:20 penyerapan masing-masing sebesar 1,0676%, 0,9787%, 1,2444% dengan rata-rata 1,0969%.

Selanjutnya pada komposisi ketiga sebesar 1,2216%, 1,3054%, 1,39% dengan rata-rata sebesar 1,3057%.

Pada komposisi selanjutnya didapat nilai sebesar 1,0575%, 1,1137%, 1,0557% dan rata-rata 1,0756%.

Pada campuran 50:50 masing-masing didapat nilai penyerapan terhadap air sebesar 1,0445%, 1,0433% dan 1,1544% serta nilai rata-rata 1,0807%.

Dari semua data diatas maka dapat disimpulkan bahwa daya serap air pada semua komposisi < 3%, maka jika mengacu pada SNI 03-0691-1996 mutu dalam kemampuan penyerapan air ada pada mutu A

KESIMPULAN

Dari hasil pengujian pada tabel 1, 2, dan 3. Dapat disimpulkan bahwa proses peleburan limbah plastik jenis PET dalam pembuatan bata plastik masing-masing yaitu untuk massa 1,625 membutuhkan kalor sebanyak 942 J dengan waktu paling sedikit yaitu terjadi pada komposisi 50:50 selama 92 menit dengan hasil penyerapan air pada semua komposisi < 3% dan ada pada mutu A.

Referensi (tipe indentasi Hanging 1 cm)

Referensi wajib ditulis dalam huruf Roman. Penulisan nama penulis dilakukan dengan format: nama keluarga/terakhir penulis pertama ditulis lebih dahulu, diikuti inisial nama depan penulis pertama. Apabila ada 2 orang penulis, maka gunakan kata sambung „dan‟. Apabila ada 3 orang atau lebih penulis, maka gunakan kata `dkk.` setelah penulis pertama. Untuk referensi berbahasa Inggris, tetap tuliskan dalam bahasa Inggris, seperti penggunaan „and‟untuk 2 orang penulis dan „et al.‟ untuk 3 orang atau lebih penulis.

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Irvan Okatama. 2016. Analisa Peleburan Limbah Plastik Jenis Polyethylene Terphtalate (PET) Menjadi Biji Plastik Melalui Pengujian Alat Pelebur Plastik, Jurnal Teknik

31 Mesin (JTM), 2016, Vol 05 (03) :109-113

[2]. Hin Chandara¹, Sunjoto², Sarto³ . 2015. Plastic Recycling In Indonesia By

Converting Plastic Wastes

(Pet,Hdpe,Ldpe,And Pp) Into Plastic Pellets. ASEAN Journal of System Engineering, Vol. 3, No. 2, Desember 2015 : 65-72.

[3]. Fuji, Nurdiana dan Eswanto. 2020. Proses Teknologi Pembuatan Mesin

Pengupas Nanas Dengan

Menggunakan Engkol Penekan

Kapasitas 200 Buah/Jam. Jurnal Ilmiah

“MEKANIK” Teknik Mesin ITM, Vol.

6 No. 2, November 2020 : 100 – 109, e-ISSN 2581-0235

[4]. William C reynolds; Henry C Perkins,

McGraw-Hill, Inc. 1977.

Termodinamika Teknik, ed. ke-4. Terjemahan: Filino Harahap. Erlangga, Jakarta. 625 hal. (hal. 499-508)

[5]. Barita, Esron Rudianto Silaban, Zainuddin, Eswanto, 2018, Pengaruh Kinerja Kompresor Pada Mesin Pendingin Dengan Penggunaan Variasi Bahan Refrigran, Jurnal Ilmiah “MEKANIK” Teknik Mesin ITM, Vol. 4 No. 1, Mei 2018 : 48 – 55

[6]. Edoun Marcel, Ndibi mbozo‟, Gnepie Nicolas dan Kuitche Alexis. 2014. Experimental Evaluation Of The Melting Point Of Sand / Plastic Wastes Mixture. Jurnal Internasional Vol. 6, November, 2014, ISSN : 0975-833X.