Pengaruh Komposisi Limbah Abu Pembakaran Biomassa Kelapa Sawit Terhadap Sifat-Sifat dan Karakteristik Komposit Polipropilena
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Kelapa sawit adalah salah satu komoditi andalan Indonesia yang
perkembangannya demikian pesat. Selain produksi minyak kelapa sawit yang tinggi,
produk samping atau limbah pabrik kelapa sawit juga tinggi. Kondisi yang semacam
itu sebenarnya banyak sekali manfaat yang dapat diperoleh untuk menciptakan palm
oil sebagai industri yang zero wastes [1], dimana limbah menjadi pusat perhatian
dunia dalam peningkatan perlindungan terhadap alam, melalui pengembangan secara
intensif penggunaan limbah biomassa.
Biomassa sektor pertanian dalam jumlah berlimpah salah satunya adalah abu
pembakaran biomassa kelapa sawit, yang mana dapat diperoleh tanpa biaya,
diperbaharui dan mempunyai performa yang bagus pada kondisi panas yang tinggi.
Pemanfaatan abu pembakaran biomassa kelapa sawit sebagai pengisi dalam
pembuatan komposit polimer mempunyai nilai yang signifikan untuk memotong
konsumsi dari matriks dan bahan pengisi dari material komposit [2].
Pada pembuatan minyak kelapa sawit, minyak dari buah kelapa sawit segar
diekstraksi, sisa padatan dari produk dalam bentuk cangkang, serat dan tandan
kosong (lebih dari 70 % dari buah kelapa sawit segar) dikeluarkan dari proses.
Limbah ini digunakan kembali di industri yang sama sebagai bahan bakar boiler
untuk menghasilkan steam untuk membangkitkan tenaga listrik dan menjalankan
operasi internal, dan akan menyisakan abu sisa sebesar 5 %, yang dikenal dengan abu
pembakaran biomassa kelapa sawit atau palm oil fuel ash (POFA). Oleh karena
kekurangan nutrisi yang dibutuhkan sebagai pupuk, POFA dibuang ke tanah kosong
disekeliling pabrik minyak kelapa sawit, dan menyebabkan masalah lingkungan dan
resiko kesehatan. Oleh karena itu ditemukan solusi dalam beberapa studi untuk
menggunakan POFA sebagai bahan pengisi material [3]
Pengembangan teknologi selama beberapa tahun terakhir telah membawa ke
penggunaan polimer sintetis. Hal ini dikarenakan bahan polimer memiliki sifat
ringan, murah, tahan korosi, dan temperatur pemrosesannya yang relatif rendah bila
1
Universitas Sumatera Utara
dibandingkan dengan bahan logam ataupun bahan keramik [1]. Pada umumnya
bahan polimer ini dicampurkan dengan bahan lain untuk memperoleh sifat yang lebih
baik, yang dikenal sebagai bahan komposit.
Komposit yang dihasilkan bukan saja mempunyai sifat mekanik yang lebih
baik, tetapi juga sifat kimia, sifat termal, dan berbagai sifat lainnya. Beberapa jenis
komposit, sebagai contoh komposit logam, keramik, semen, dan komposit polimer
yang diperkuat dengan berbagai serat. Komposit yang dihasilkan juga bergantung
pada bahan matriks yang digunakan, yaitu berdasarkan logam, bahan organik, dan
bukan organik. Setiap komposit ini berbeda dari segi sifat masing-masing karena
bergantung pada jenis pengisi atau bahan penguat yang digunakan [4].
Komposit polimer komersil selama ini telah banyak menggunakan bahan
polimer termoplastik. Dimana polipropilena merupakan salah satu yang paling
banyak digunakan karena memiliki sifat renewable, ekonomis dan memiliki
kekakuan yang cukup baik. Polipropilena juga memiliki ketahanan termal yang
cukup baik, mempunyai titik lebur sekitar 160 oC dan mempunyai rasio lelehan yang
cukup tinggi sehingga memudahkan proses produksi pencetakan [4].
Penelitian-penelitian yang terkait dalam pemanfaatan limbah abu pembakaran
biomassa kelapa sawit atau palm oil fuel ash (POFA) dalam komposit diantaranya
yaitu Ibrahim, dkk, [2] melakukan analisa sifat mekanik dan panas dari komposit
poliester dari abu pembakaran biomassa kelapa sawit. Radzi, dkk, [5] melakukan
pembuatan dan analisa sifat mekanik dari komposit abu pembakaran biomassa kelapa
sawit dengan campuran resin phenolic. Altwair, dkk, [3], Awal dan Warid, [6], Awal
dan Siew, [7] dan Ahmad, dkk, [8] melakukan analisa sifat mekanik dan panas dari
abu pembakaran biomassa kelapa sawit dalam campuran semen. Dari hasil
penelitian-penelitian yang dilakukan diketahui bahwa POFA mampu neningkatkan
ketahanan termal atau panas, baik pada komposit maupun campuran semen.
Mengingat bahwa limbah abu pembakaran biomassa kelapa sawit atau palm
oil fuel ash (POFA) ini adalah limbah biomassa berharga murah, dan mempunyai
jumlah yang berlimpah serta bersifat dapat dibaharui atau renewable, dengan
kandungan utama adalah Silicon Dioxide (SiO2), Aluminum Oxide (Al2O3),
2
Universitas Sumatera Utara
Magnesium Oxide (MgO), Ferric Oxide (Fe2O3), Calcium Oxide (CaO), Potassium
Oxide (K2O) [3], yang diperkirakan potensial sebagai flame retardant maka dapat
dimanfaatkan sebagai bahan pengisi pada polimer termoplastik dan ditingkatkan
fungsinya.
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Dalam penelitian ini yang menjadi permasalahan adalah bagaimana pengaruh
perbandingan komposisi abu pembakaran biomassa kelapa sawit atau palm oil fuel
ash (POFA) terhadap sifat-sifat dan karakteristik pada komposit polipropilena yang
dihasilkan.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan komposisi pengisi terbaik abu
pembakaran biomassa kelapa sawit atau palm oil fuel ash (POFA) terhadap sifat-sifat
dan karakteristik pada komposit polipropilena yang dihasilkan.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini diharapkan dapat :
1.
Salah satu alternatif untuk mengurangi pencemaran lingkungan yang diakibatkan
limbah padat abu pembakaran biomassa kelapa sawit atau palm oil fuel ash
(POFA) yang dihasilkan Pabrik Kelapa Sawit.
2.
Memberikan informasi terutama dalam bidang penelitian komposit tentang
pengaruh komposisi abu pembakaran biomassa kelapa sawit atau palm oil fuel
ash (POFA) sebagai bahan pengisi komposit polipropilena sehingga dapat
diketahui komposisi pengisi yang terbaik.
3.
Sebagai informasi tambahan bagi dunia industri tentang pemanfaatan limbah abu
pembakaran biomassa kelapa sawit atau palm oil fuel ash (POFA).
1.5 RUANG LINGKUP
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Operasi Teknik Kimia, Departemen
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan dan
Laboratorium PT. Nippisun 2, Bekasi. Adapun bahan baku utama yang digunakan
adalah resin plastik polipropilena sebagai matriks dan limbah abu pembakaran
biomassa kelapa sawit yang diperoleh dari industri kelapa sawit lokal sebagai
3
Universitas Sumatera Utara
pengisi. Variabel yang digunakan adalah perbandingan komposisi matriks
polipropilena dengan pengisi abu pembakaran biomassa kelapa sawit adalah 100:0;
90:10; 85:15 dan 80:20. Pencampuran dilakukan di dalam ekstruder pada suhu
170oC. Pencetakan spesimen dilakukan dengan menggunakan metode injection
molding.
Pengujian yang dilakukan pada komposit polipropilen tersebut adalah:
1. Fourier Transform Infrared Spectroscope (FTIR)
2. Flammability (UL94)
3. Lost on Ignition (LOI) dengan ASTM D 7348
4. Uji tarik (tensile) dan elongation at break dengan ASTM D 638,
5. Izod impact dengan ASTM D 256
6. Densitas
7. Kadar Abu
4
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Kelapa sawit adalah salah satu komoditi andalan Indonesia yang
perkembangannya demikian pesat. Selain produksi minyak kelapa sawit yang tinggi,
produk samping atau limbah pabrik kelapa sawit juga tinggi. Kondisi yang semacam
itu sebenarnya banyak sekali manfaat yang dapat diperoleh untuk menciptakan palm
oil sebagai industri yang zero wastes [1], dimana limbah menjadi pusat perhatian
dunia dalam peningkatan perlindungan terhadap alam, melalui pengembangan secara
intensif penggunaan limbah biomassa.
Biomassa sektor pertanian dalam jumlah berlimpah salah satunya adalah abu
pembakaran biomassa kelapa sawit, yang mana dapat diperoleh tanpa biaya,
diperbaharui dan mempunyai performa yang bagus pada kondisi panas yang tinggi.
Pemanfaatan abu pembakaran biomassa kelapa sawit sebagai pengisi dalam
pembuatan komposit polimer mempunyai nilai yang signifikan untuk memotong
konsumsi dari matriks dan bahan pengisi dari material komposit [2].
Pada pembuatan minyak kelapa sawit, minyak dari buah kelapa sawit segar
diekstraksi, sisa padatan dari produk dalam bentuk cangkang, serat dan tandan
kosong (lebih dari 70 % dari buah kelapa sawit segar) dikeluarkan dari proses.
Limbah ini digunakan kembali di industri yang sama sebagai bahan bakar boiler
untuk menghasilkan steam untuk membangkitkan tenaga listrik dan menjalankan
operasi internal, dan akan menyisakan abu sisa sebesar 5 %, yang dikenal dengan abu
pembakaran biomassa kelapa sawit atau palm oil fuel ash (POFA). Oleh karena
kekurangan nutrisi yang dibutuhkan sebagai pupuk, POFA dibuang ke tanah kosong
disekeliling pabrik minyak kelapa sawit, dan menyebabkan masalah lingkungan dan
resiko kesehatan. Oleh karena itu ditemukan solusi dalam beberapa studi untuk
menggunakan POFA sebagai bahan pengisi material [3]
Pengembangan teknologi selama beberapa tahun terakhir telah membawa ke
penggunaan polimer sintetis. Hal ini dikarenakan bahan polimer memiliki sifat
ringan, murah, tahan korosi, dan temperatur pemrosesannya yang relatif rendah bila
1
Universitas Sumatera Utara
dibandingkan dengan bahan logam ataupun bahan keramik [1]. Pada umumnya
bahan polimer ini dicampurkan dengan bahan lain untuk memperoleh sifat yang lebih
baik, yang dikenal sebagai bahan komposit.
Komposit yang dihasilkan bukan saja mempunyai sifat mekanik yang lebih
baik, tetapi juga sifat kimia, sifat termal, dan berbagai sifat lainnya. Beberapa jenis
komposit, sebagai contoh komposit logam, keramik, semen, dan komposit polimer
yang diperkuat dengan berbagai serat. Komposit yang dihasilkan juga bergantung
pada bahan matriks yang digunakan, yaitu berdasarkan logam, bahan organik, dan
bukan organik. Setiap komposit ini berbeda dari segi sifat masing-masing karena
bergantung pada jenis pengisi atau bahan penguat yang digunakan [4].
Komposit polimer komersil selama ini telah banyak menggunakan bahan
polimer termoplastik. Dimana polipropilena merupakan salah satu yang paling
banyak digunakan karena memiliki sifat renewable, ekonomis dan memiliki
kekakuan yang cukup baik. Polipropilena juga memiliki ketahanan termal yang
cukup baik, mempunyai titik lebur sekitar 160 oC dan mempunyai rasio lelehan yang
cukup tinggi sehingga memudahkan proses produksi pencetakan [4].
Penelitian-penelitian yang terkait dalam pemanfaatan limbah abu pembakaran
biomassa kelapa sawit atau palm oil fuel ash (POFA) dalam komposit diantaranya
yaitu Ibrahim, dkk, [2] melakukan analisa sifat mekanik dan panas dari komposit
poliester dari abu pembakaran biomassa kelapa sawit. Radzi, dkk, [5] melakukan
pembuatan dan analisa sifat mekanik dari komposit abu pembakaran biomassa kelapa
sawit dengan campuran resin phenolic. Altwair, dkk, [3], Awal dan Warid, [6], Awal
dan Siew, [7] dan Ahmad, dkk, [8] melakukan analisa sifat mekanik dan panas dari
abu pembakaran biomassa kelapa sawit dalam campuran semen. Dari hasil
penelitian-penelitian yang dilakukan diketahui bahwa POFA mampu neningkatkan
ketahanan termal atau panas, baik pada komposit maupun campuran semen.
Mengingat bahwa limbah abu pembakaran biomassa kelapa sawit atau palm
oil fuel ash (POFA) ini adalah limbah biomassa berharga murah, dan mempunyai
jumlah yang berlimpah serta bersifat dapat dibaharui atau renewable, dengan
kandungan utama adalah Silicon Dioxide (SiO2), Aluminum Oxide (Al2O3),
2
Universitas Sumatera Utara
Magnesium Oxide (MgO), Ferric Oxide (Fe2O3), Calcium Oxide (CaO), Potassium
Oxide (K2O) [3], yang diperkirakan potensial sebagai flame retardant maka dapat
dimanfaatkan sebagai bahan pengisi pada polimer termoplastik dan ditingkatkan
fungsinya.
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Dalam penelitian ini yang menjadi permasalahan adalah bagaimana pengaruh
perbandingan komposisi abu pembakaran biomassa kelapa sawit atau palm oil fuel
ash (POFA) terhadap sifat-sifat dan karakteristik pada komposit polipropilena yang
dihasilkan.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan komposisi pengisi terbaik abu
pembakaran biomassa kelapa sawit atau palm oil fuel ash (POFA) terhadap sifat-sifat
dan karakteristik pada komposit polipropilena yang dihasilkan.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini diharapkan dapat :
1.
Salah satu alternatif untuk mengurangi pencemaran lingkungan yang diakibatkan
limbah padat abu pembakaran biomassa kelapa sawit atau palm oil fuel ash
(POFA) yang dihasilkan Pabrik Kelapa Sawit.
2.
Memberikan informasi terutama dalam bidang penelitian komposit tentang
pengaruh komposisi abu pembakaran biomassa kelapa sawit atau palm oil fuel
ash (POFA) sebagai bahan pengisi komposit polipropilena sehingga dapat
diketahui komposisi pengisi yang terbaik.
3.
Sebagai informasi tambahan bagi dunia industri tentang pemanfaatan limbah abu
pembakaran biomassa kelapa sawit atau palm oil fuel ash (POFA).
1.5 RUANG LINGKUP
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Operasi Teknik Kimia, Departemen
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan dan
Laboratorium PT. Nippisun 2, Bekasi. Adapun bahan baku utama yang digunakan
adalah resin plastik polipropilena sebagai matriks dan limbah abu pembakaran
biomassa kelapa sawit yang diperoleh dari industri kelapa sawit lokal sebagai
3
Universitas Sumatera Utara
pengisi. Variabel yang digunakan adalah perbandingan komposisi matriks
polipropilena dengan pengisi abu pembakaran biomassa kelapa sawit adalah 100:0;
90:10; 85:15 dan 80:20. Pencampuran dilakukan di dalam ekstruder pada suhu
170oC. Pencetakan spesimen dilakukan dengan menggunakan metode injection
molding.
Pengujian yang dilakukan pada komposit polipropilen tersebut adalah:
1. Fourier Transform Infrared Spectroscope (FTIR)
2. Flammability (UL94)
3. Lost on Ignition (LOI) dengan ASTM D 7348
4. Uji tarik (tensile) dan elongation at break dengan ASTM D 638,
5. Izod impact dengan ASTM D 256
6. Densitas
7. Kadar Abu
4
Universitas Sumatera Utara