i USULAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
BIDANG KEGIATAN :
PKM-KC
Studi Pengaruh Katalis (Zeolit MCM-41) Pada Proses Catalitic Cracking Untuk Mengolah Limbah Plastik Jenis PET Menjadi Bahan Bakar Alternatif
Diusulkan oleh:
Virinne Varischa 1015041071 Angkatan 2010
Damayanti 1015041026 Angkatan 2010
Wike Wingtias Arnesa 1015041016 Angkatan 2010
Ali Mustofa 1115021008 Angkatan 2011
Panji Mario Leksono 1115021058 Angkatan 2011
UNIVERSITAS LAMPUNG
ii PENGESAHAN PKM- KARSA CIPTA
1. Judul Kegiatan : Studi Pengaruh Katalis (Zeolit MCM-41) Pada Proses Catalitic Cracking Untuk
Mengolah Limbah Plastik Jenis PET Menjadi Bahan Bakar Alternatif
2. Bidang Kegiatan : PKM-KC
3. Ketua Pelaksana Kegiatan
4. A
nggota Pelaksana Kegiatan/ Penulis : 4 orang 5. Dosen Pendamping
a. Nama Lengkap dan Gelar
: Mess Unila Blok D4 Bandar Lampung (085267001428)
6. Biaya Kegiatan Total
a. Dikti : Rp. 7.100.000,-
b. Sumber Lain (sebutkan) : Rp. 0,- 7. Jangka Waktu Pelaksanaan : 5 Bulan
Bandar Lampung, 26 Juni 2014 a. Nama Lengkap
: Perumahan Griya Gedong Meneng Indah Blok C5 no 23 Gedong Meneng (089632151895)
iii DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
DAFTAR ISI ...iii
DAFTAR GAMBAR ... iv
DAFTAR TABEL ... iv
DAFTAR LAMPIRAN ... iv
RINGKASAN ... 1
BAB I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1
B. Rumusan Masalah... 3
C. Tujuan Penelitian ... 3
D. Hipotesis ... 3
E. Ruang Lingkup ... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA A. Sampah Plastik ... 4
B. Pirolisis ... 5
C. Katalis Pada Proses Pirolisis ... 5
D. Produk Hasil Pirolisis ... 5
BAB III. METODE PENELITIAN A. Alat dan Bahan ... 6
B. Rancangan Percobaan ... 6
C. Prosedur Percobaan ... 7
BAB IV. HASIL YANG DICAPAI ... 8
BAB V. RENCANA TAHAP BERIKUTNYA ... 9
DAFTAR PUSTAKA ... 9
iv DAFTAR TABEL
Tabel 1. Distribusi Produk Dalam Proses Pirolisisi ... 5
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Kode Jenis Plastik ... 4 Gambar 2. Instalasi Pengujian Pirolisis ... 7
DAFTAR LAMPIRAN
1 RINGKASAN
Studi Pengaruh Katalis (Zeolit MCM-41) Pada Proses Catalitic Cracking Untuk Mengolah Limbah Plastik Jenis PET Menjadi Bahan Bakar Alternatif
Penelitian ini dilakukan untuk mencari temperatur terbaik dan rasio berat sampah plastik dan dolomit terbaik untuk menghasilkan produk minyak hasil pirolisis yang mendekati spesifikasi bahan bakar minyak jenis solar dengan memperhatikan yield produk minyak dan waktu tinggal proses di dalam reaktor. Penelitian ini menggunakan unit phyrolizer yang terdiri dari reaktor, heater, termokopel dan condenser.
Parameter yang divariasikan dalam penelitian ini adalah temperatur operasi yaitu 200 OC, 400 OC, dan 600 OC, serta rasio sampah plastik dan dolomit 1;0, 1;0,5, dan 1;1. Sedangkan Parameter yang ditetapkan adalah jenis sampah plastik yaitu PET (polyethylene terephthalate), massa sampah plastik yaitu 250 gram, dan dolomit yang digunakan berupa dolomit yang telah dikalsinasi dengan ukuran 80 mesh dengan kandungan MgO = 18,32% dan CaO = 25,78%.
Hasil dari proses pirolisis ini berupa fuel oil yang nantinya akan dianalisis kompisi bahan kimia yang terkandung dalamnya serta nilai pembakarannya (heating value) sebagai standart bahan bakar minyak.
Kata Kunci : Pirolisis, Unit Phyrolizer, Dolomit, PET BAB I
PENDAHULUAN A.Latar Belakang
2 minuman (Kadir, 2012). Dalam aplikasinya PET banyak digunakan sebagai botol air mineral, kemasan selai, botol softdrink, dan penampan plastik dalam kemasan biskuit. PET dapat berwujud padatan amorf (transparan) atau sebagai bahan semi kristal yang putih dan tidak transparan.
Banyak sekali upaya yang dilakukan untuk mengolah sampah plastik. Salah satunya adalah menggunakan proses pirolisis. Pirolisis didefiniskan sebagai proses degradasi termal dari padatan dalam kondisi tidak adanya oksigen, yang memungkinkan terjadinya beberapa jalur konversi thermokimia sehingga padatan tersebut menjadi gas (permanent gasses), cairan (pyrolitic liquid) dan padatan (char) (Diblasi, 2008). Pirolisis dapat menjawab permasalahan pemerintah yaitu mengenai sampah plastik yang semakin hari semakin menumpuk. Karena dari proses pirolisis ini, sampah dapat diolah menjadi Bahan Bakar Minyak (BBM), dimana sampah tersebut akan di konversi menjadi cairan (pyrolitic liquid) yang kandungannya akan mendekati Bahan Bakar Minyak (BBM).
Pirolisis pada sampah plastik sangat efektif untuk mengurangi timbunan sampah plastik yang semakin hari semakin bertambah. Telah banyak penelitian yang telah menggunakan proses pirolisis untuk pengolahan sampah plastik. Jumluck Srinakruang telah melakukan penelitian menggunakan proses pirolisis menggunakan bahan baku plastik jenis polypropilene (PP) dan polystirene (PS) dengan bantuan katalis dolomit untuk membantu proses reaksinya. (Funda, Ates, 2013) telah melakukan penelitian menggunakan proses pirolisis menggunakan bahan baku MSW dan MPW (sampah padat dan bahan mentah) dengan bantuan katalis zeolit (y-zeolit dan β- zeolit). Namun dari penelitian yang telah ada belum didapatkan hasil yang optimal dari pengolahan limbah plastik. Penggunaan katalis berupa zeolit juga kurang efektif, mengingat zeolit yang dapat digunakan dalam proses pirolisis sampah plastik adalah zeolit yang telah disintetik. Zeolit sintetik dipilih karena ukuran pori zeolit sintetik yang besar. Penggunaan zeolit sintetik memakan biaya yang besar untuk proses sintesa nya.
3 jenispolyethylene terephthalate(PET). Temperatur operasi yang digunakan dalam penelitian ini yaitu temperatur yang mewakili temperatur proses pirolisis yaitu 200oC- 600oC. Selain itu, untuk mencapai waktu optimum dan hasil minyak yang terbanyak maka akan digunakan katalis berupa batuan dolomit yang telah dikalsinasi untuk membantu reaksi terjadi. Penelitian ini akan menggunakan unit phyrolizer, dimana unit ini terdiri dari reaktor, heater, termokopel, dan condenser.
B.Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut maka dapat dibuat rumusan masalah sebagai berikut:
1. Bagaimana pengaruh temperatur terhadap waktu reaksi pada proses pirolisis sampah plastik jenis PET ?
2. Berapakah yield yang dihasilkan dalam proses pirolisis sampah plastik jenis PET ?
3. Bagaimana pengaruh penambahan katalis berupa dolomit terhadap waktu reaksi dan yield produk yang dihasilkan pada proses pirolisis sampah plastik jenis PET ?
4. Bagaimana komposisi fraksi cair hasil proses pirolisis sampah plastik jenis PET ?
C.Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengetahui pengaruh temperatur terhadap waktu reaksi pada proses pirolisis sampah plastik jenis PET
2. Mengetahui pengaruh penambahan katalis berupa dolomit terhadap waktu reaksi pada proses pirolisis sampah plastik jenis PET
3. Mengetahui yield produk yang dihasilkan dari proses pirolisis sampah plastik jenis PET
4. Mengetahui komposisi fraksi cair hasil proses pirolisis sampah plastik jenis PET
D.Hipotesis
Hipotesis dari penelitian ini adalah:
4 2. Waktu reaksi akan lebih cepat pada rasio berat sampah plastik :
dolomit 1:1
3. Komposisi fraksi cair hasil proses pirolisis termasuk ke dalam golongan Bahan Bakar Minyak (BBM)
E.Ruang Lingkup
1. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Termodinamika Teknik Mesin Universitas Lampung.
2. Penelitian ini dilakukan menggunakan unit phyrolizer yang terdiri dari reaktor, heater, termokopel, dan condenser.
3. Bahan yang digunakan adalah sampah plastik jenis PET serta dolomit sebagai katalis.
4. Penelitian ini menggunakan proses pirolisis pada temperatur 200oC- 600oC.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA A. Sampah Plastik
Secara umum ada 7 jenis plastik yang sering kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari yaitu polyethilene terephtalat (PET), High Density Poly Ethilene (HDPE), polyvinyl chloride (PVC), Low Density Poly Ethilene (LDPE), polypropilene (PP), polystirene (PS) dan other (7). Tujuan pemberian kode ini adalah untuk memudahkan konsumen mengenali keamanan dan bahaya kemasan plastik. Kode ini biasanya di cetak di bawah kemasan plastik berupa angka (dan huruf) dalam lingkaran segitiga (logo daur ulang), yang biasanya tercantum di bagian bawah kemasan.
5 B. Pirolisis
Pirolisis adalah proses dekomposisi termokimia suatu bahan antara temperatur 200-600oC tanpa kehadiran O2. Variabel yang mempengaruhi proses pirolisis adalah waktu tinggal, temperatur, dan laju pemanasan. Variabel- variabel tersebut dapat mempengaruhi persentase gas, padatan, dan produk minyak yang dihasilkan.
Tabel 1. Distribusi Produk Dalam Proses Pirolisis Proses Produk yang Dihasilkan (% berat)
Solid Cair Gas
Slow Pirolisis 30 35 35
Fast Pirolisis 50 20 30
Flash Pirolisis 75 12 13
Sumber: Balat, 2009 C. Katalis Pada Proses Pirolisis
Katalis meningkatkan laju reaksi kimia tanpa mengkonsumsi atau mengubah dirinya selama reaksi. Katalis memainkan peran penting dan diterapkan secara luas dalam proses pirolisis. Secara umum, katalis digunakan untuk meningkatkan kinetika reaksi pirolisis melalui proses cracking pada bahan baku dengan berat molekul tinggi menjadi produk hidrokarbon ringan. Namun, katalis yang berbeda memiliki distribusi produk yang berbeda dalam kondisi operasi yang berbeda (Sobyanin, 2005).
Dolomit yang telah dikalsinasi dipilih sebagai katalis karena katalis jenis ini sangat murah, mudah ditemukan (berlimpah), dan sangat signifikan digunakan untuk mengurangi kandungan tar dalam produk (xiao, 2006).
D. Produk Hasil Pirolisis
6 bahwa efisiensi termal minyak pirolisis sama dengan bahan bakar diesel dalam operasimesin pembakaran (Shihadeh, 2000). Berikut ini adalah spesifikasi bahan bakar diesel (solar), yaitu :
o Tidak berwarna atau sedikit kekuning-kuningan dan berbau. o Encer dan tidak menguap dibawah temperatur normal. o Mempunyai titik nyala tinggi (40oC-100oC).
o Terbakar spontan pada 350oC, sedikit dibawah temperatur bensin yang terbakar sendiri sekitar .
o Mempunyai berat jenis 0,82-0,86.
o Menimbulkan panas yang besar (sekitar 10.500 kcal/kg). o Mempunyai kandungan sulfur lebih besar dibanding bensin. o Memiliki rantai Hidrokarbon C14 s/d C18.
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN A. Bahan dan Alat
Bahan – bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi : 1. Sampah Plastik jenis polyethylene terephthalate(PET) 2. Dolomit sebagai katalis
Peralatan Penelitian
Peralatan yang digunakan dalam penelitian antara lain: Unit phyrolizer dan timbangan manual
B. Rancangan Percobaan 1. Variabel Tetap
Bahan baku yang digunakan adalah sampah plastik jenis PETdengan massa 250 gram.
Digunakan katalis berupa dolomit yang telah dikalsinasi dengan ukuran 80 mesh. Kandungan MgO = 18,32% dan CaO = 25,78% 2. Variabel Berubah
Massa katalis (dolomit) yang digunakan sebesar 0 gram, 125 gram, dan 250 gram.
7
Perbandingan massa sampah dan dolomit 1:0; 1:0,5; 1:1
Gambar 2. Instalasi Pengujian Pirolisis C. Prosedur Penelitian
Langkah – langkah yang akan kita lakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Merancang unit pyrolizer yang terdiri dari reaktor, heater, termokopel, dan condenser
2. Membuat model tiga dimensi unit pyrolizer (dapat dilihat pada lampiran)
3. Menyiapkan bahan-bahan untuk membuat unit pyrolizer
4. Merangkai unit phyrolizer (mengatur tata letak reaktor, heater, termokopel, dan condenser)
5. Melakukan kalibrasi alat
6. Melakukan uji coba alat dengan variabel yang telah ditentukan a. Menyiapkan 2,5 kilogram dolomit yang telah dikalsinasi
b. Menyiapakan 2,5 kilogram sampah plastik jenis PET (1x uji coba = 250 gram)
c. Mencuci sampah plastik menggunakan air bersih
8 e. Pengujian pertama pada sampah plastik jenis PET dengan rasio berat sampah plastik dan dolomit 1:0 dan temperatur operasi 200 O
C
Menimbang sampah plastik jenis PET sebanyak 250 gram
Memasukan sampah plastik kedalam reaktor
Menghidupkan alat dan mengatur termokopel pada temperatur 200 OC
Mencatat waktu sampai minyak hasil pirolisis dihasilkan
Mencatat volume minyak yang dihasilkan
Menimbang dan mencatat padatan yang tersisa didalam reaktor
f. Melakukan kembali pengujian untuk sampah plastik jenis PET dengan rasio berat sampah plastik dan dolomit 1:0,5 dan 1:1 dengan temperatur operasi 400 OC dan 600 OC
g. Melakukan analisis laboratorium pada produk liquid hasil pirolisis dan padatan sisa proses pirolisis
BAB IV
HASIL YANG DICAPAI
Pembuatan unit phyrolizer ini dimaksudkan untuk membuat sebuah sistem, dimana sistem tersebut mampu mengurangi jumlah tumpukan sampah plastik, membuat bahan bakar alternatif dari limbah, dan dapat mengurangi penggunaan bahan bakar fosil yang sudah ada. Dan kami juga berharap jika nantinya unit phyrolizer ini dapat dibuat massal sehingga dapat dipergunakan untuk masyarakat luas.
9 hasil pirolisis dan 3% lagi terkait administratif dan hal non teknis yang tidak terkait dengan alat.
Kami telah mendapatkan hasil berupa alat unit phyrolizer yang telah kami rangkai sendiri dan sudah kami coba dengan berbagai variabelnya. Hasil yang didapat berupa minyak hasil proses pirolisis yang berwarna kuning dan padatan sisa proses pirolisis yg berwarna hitam (mirip karbon aktif). Selama penyimpanan, minyakpirolisismenjadilebih kentalkarena perubahan fisika dan kimia.
BAB V
RENCANA TAHAP BERIKUTNYA
Produk minyak yang telah kami hasilkan sepenuhnya merupakan produk minyak mentah yang masih harus menjalankan berbagai proses pengolahan. Sebelum menjalani proses pengolahan menjadi minyak siap pakai, minyak hasil pirolisis ini tentunya harus diuji kandungan dan sifat-sifat fisiknya apakah sesuai dengan minyak berstandar SNI.
Rencana tahapan berikutnya dari minyak hasil pirolisis ini adalah pengujian di laboratorium. Kami akan menguji komposisi bahan kimia yang terkandung dalam minyak ini. Selain itu untuk memenuhi standar bahan bakar, maka kami akan menguji nilai pembakarannya (heating value). Untuk produk sisa pirolisis berupa padatan, kami juga akan menganalisis kandungan apa yang terdapat didalamnya.
DAFTAR PUSTAKA
Ates, Funda. 2013. Comparision of Real Waste (MSW and MPW) Pyrolysis in Batch Reactor Over Different Catalysts. Departement of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Iki Eylul Campus: Turkey
Balat, M.; Balat, M.; Kirtay, E.; Balat, H. 2009. Main routes for the thermo-conversion of biomass into fuels and chemicals. Part 1: Pyrolysis systems. Energy Conv. Manag
10 Srinakruang, Jumluck. 2011. United State Patent Aplication Publication, Bangkok: Thailand
Lie, Zhao. 2011. Pyrolisis for Waste Plastic Recycling, Nanyang Technological University: Singapura
12 1. Model Tiga Dimensi Unit Phyrolizer
Gambar 1. Unit Phyrolizer
Gambar 2. Heater Gambar 3. Condenser
13
2. Penggunaan Dana
Bahan Habis Pakai
Tanggal Kegiatan Jumlah
6/3/14 Pembuatan Heater
Rp.
3.000.000 7/3/14 Pembelian 13 kg plat stainlees Rp. 390.000 11/4/14 Pembuatan tabung wadah dalam reaktor Rp. 600.000
Tiket bus pahala kencana Lampung - Bandung (bimibingan ke dosen) 2 orang x Rp.200.000
2 orang x Rp.200.00
0 Rp.400.000
8/3/14 Tiket bus Bandung -Merak
2 orang x
Rp.70.000 Rp.140.000 9/3/14 Tiket kapal ke Bakauhuni
2 orang x
Rp.13.000 Rp.26.000 9/3/14 Tiket bus Bakauhuni - Lampung
2 orang x
Pembelian 1 meter pipa
tembaga 3/8 in Rp. 40.000
19/4/2014
Pembelian 1 buah pipa T
tembaga 3/8 in Rp. 15.000
1/5/14 Pembelian 1 buah filter Rp. 55.000 7/6/14
Pembelian 1 buah terminal
kuningan Rp. 18.000
7/6/14
Pembelian steker arde
kuningan Rp. 10.000
7/6/14 Pembelian red silicon 2 buah x @Rp.5.000 Rp.10.000 16/6/2014 Pembelian 1 buah steker
Rp. 9.000 +
14
Lain-lain
Tanggal Kegiatan Jumlah
31/3/2014 Pengiriman paket via JNE Rp. 200.000
25/06/2014
Print proposal 1 buah, jilid proposal 1 buah,
materai 6000 3buah Rp. 30.500 +
Rp. 230.500
Bahan Habis Pakai Rp.3.990.000,- Peralatan Penunjang Rp. 174.000,- Transportasi Rp. 616.000,- Lain-lain Rp. 230.500,- + Total Keseluruhan Rp. 5.010.500,- Dari dana yang telah terpakai tersebut, sisanya Rp. 2.089.500,- akan digunakan untuk melakukan pengujian di Laboratorium untuk diambil datanya dan administrasi, dan biaya lain-lain.
Tanggal Kegiatan Jumlah
31/3/2014 Pengiriman paket via JNE Rp. 200.000
25/06/2014
Print proposal 1 buah, jilid proposal 1 buah,
materai 6000 3buah Rp. 30.500 +
15
3. Bukti-Bukti Pendukung Kegiatan
22 o Foto-Foto Pendukung Kegiatan
24
