Rancang Bangun Alat Pengolah Limbah Polimer Pertanian

  Karakteristik Polimer

  Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit-unit berulang sederhana. Nama ini diturunkan dari bahasa Yunani, Poly, yang berarti “banyak”,

  Polimer adalah makromolekul (molekul raksasa) dan mer, yang berarti “bagian”.

yang tersusun dari satuan-satuan kimia sederhana yang disebut monomer, Misalnya

etilena, propilena, isobutilena dan butadiene. Bahan polimer ini dapat dikelompokkan

atas dua bagian yaitu polimer alamiah dan polimer sintetik

  Dalam polimer terkandung aneka unsur kimia, baik logam maupun bukan. Ada yang merupakan bagian monomer, ada yang merupakan bagian aditif formulasi bahan/produknya, ada pula yang merupakan pengotor seperti dari katalis. Yang terakhir hanya dalam jumlah bagian-tiap-juta (ppm) sedangkan lainnya dalam persen (Hartomo, 1995).

  Jenis-jenis Polimer dan Penggunaannya

  Polimer, walau ada ribuan jenis, yang komersial di masyarakat hanya beberapa puluh saja. Resin sintetik yang beraneka ragam itu sebagian besar sumbernya ialah minyak bumi. Indonesia makin sadar, minyak bumi tidak boleh digunakan dengan boros dan dijual dalam bentuk mentah. Itulah sebabnya berbagai kompleks petrokimia, pabrik plastik, pusat olefin, dan aromatik gencar dibangun dan dimajukan. Polimer adalah bahan masa depan. Polimer tidak sekedar komoditi, melainkan makin menjadi bahan rekayasa, fungsional/struktural, spesial (Hartomo, 1995).

  Polimer tinggi adalah molekul yang mempunyai massa molekul besar. Polimer tinggi terdapat di alam (benda hidup, baik binatang maupun tumbuhan, mengandung sejumlah besar bahan polimer) dan dapat juga disintesis di laboratorium. Para ahli kimia telah berhasil menggali pengetahuan yang dapat digunakan untuk membuat polimer yang sesuai bagi berbagai tujuan tertentu, dan pengetahuan tentang hal itu menyebabkan industri polimer berkembang pesat dalam 40 tahun terakhir ini.

  Polimer alam, seperti halnya selulosa, pati, dan protein, telah dikenal dan digunakan manusia berabad-abad lamanya untuk keperluan pakaian dan makanan, sedangkan industri polimer merupakan hal yang baru. Karet alam digunakan dalam tenunan berkaret sebelum Goodyear menemukan proses vulkanisasi pada tahun 1839. Selulosa nitrat (dihasilkan dari reaksi kertas dengan asam nitrat) pertama kali dibuat secara industri pada sekitar tahun 1870, damar fenolik ditemukan pada tahun 1907, dan fenilitena atau polistirena ditemukan sekitar tahun 1930 (Cowd dan Stark, 1991).

  Contoh-contoh tak terhitung dari polimer sintetis yang bisa dicatat, beberapa diantaranya dikenal sehari-hari, serat poliamida berkekuatan tinggi untuk rompi tahan peluru yang ringan, plastik polietilena untuk botol susu, plastik poliuretana untuk jantung buatan, karet untuk ban mobil, elastomer fosfazena terfluorinasi yang masih bersifat fleksibel dilingkungan kutub utara. Karena alasan-alasan sifat uniknya atau ekonomisnya, ataupun kedua-duanya, digunakan karena sifat diatas bekerja lebih baik dari bahan-bahan lain yang ada (Stevens, 2001).

  Limbah Polimer

  Polimer terdiri dari beberapa sub unit yang disebut dengan monomer, beberapa jenis plastik utama (seperti PVC and polystyrene) dapat melepaskan monomer beracun yang dapat menyebabkan kanker dan masalah reproduksi. Seringkali pada saat proses produksi plastik, reaksi polimerisasi tidak berjalan sempurna dan monomer yang tidak tereaksi dapat ditemukan pada produk akhir.

  Polimer juga dapat terurai menjadi monomer karena panas, radiasi sinar ultraviolet, kegiatan mekanis dan kimia. Beberapa studi menyimpulkan bahwa PVC harus diberi perhatian lebih karena mengandung monomer yang beracun dan diproduksi secara global dalam jumlah yang besar. Studi ini belum termasuk resiko-resiko yang ditimbulkan oleh limbah ini dan ini semakin menjelaskan bahwa limbah polimer sangat banyak ditemukan di masyarakat (Moore dan Zellers, 2011).

  Dampak Limbah Polimer Terhadap Lingkungan

  Limbah plastik mempunyai beberapa dampak terhadap kesehatan manusia dan ekosistem. Beberapa diantaranya nyata dan dapat dibuktikan, contohnya adalah keadaan ekosistem dibawah laut. Beberapa diantaranya tidak terlihat dan tidak dapat dimengerti. Seperti pergerakan-pergerakan limbah plastik yang ada di dalam laut. Maka dibutuhkan pengawasan yang lebih ketat terhadap dampak yang ditimbulkan oleh limbah polimer yang ada di laut kepada kesehatan manusia dan lingkungan daripada yang ditimbulkan oleh limbah polimer yang ada di darat. Banyak juga limbah lain yang berada didalam limbah plastik maupun terbawa oleh limbah plastik. Plastik mengandung beberapa bahan kimia yang mengandung racun. Hal ini tentu saja membahayakan kesehatan manusia dan ekosistem. Air tanah yang tercemar oleh racun dari limbah polimer tentu saja membahayakan manusia yang menggunakan air tersebut untuk kehidupan sehari-hari, hal ini juga berbahaya bagi kehidupan flora dan fauna (Moore dan Zellers, 2011).

  Pengelolaan Limbah Polimer

  Ada banyak kebijakan yang telah dilakukan oleh berbagai instansi untuk menyelesaikan masalah limbah polimer, dan banyak kebijakan yang dikhususkan pada pengelolaan limbah plastik. Kebijakan-kebijakan tersebut ada yang bersifat global. Kebijakan ini bertujuan untuk mengatur sektor limbah dan aktifitas- aktifitas yang berhubungan dengannya.

  Ada banyak permasalahan tentang limbah plastik yang menjadi tanggung jawab pemerintah. Pemerintah harus mengetahui lebih jauh tentang dampak yang ditimbulkan oleh limbah plastik di darat, tempat dimana plastik berasal. Hal ini dibutuhkan untuk mengidentifikasi sumber dari limbah plastik tersebut. Hal tersebut harus dilakukan dengan serius agar pengelolaan limbah plastik dapat dilakukan dengan lancar.

  Hal yang harus diingat adalah bahwa sedikit yang mengetahui tentang sumber spesifik darimana limbah plastik berasal. Kita ketahui bahwa limbah plastik berasal dari produksi plastik yang disebabkan oleh permintaan manusia. Pencegahan dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu mencegah produksi plastik dan mencegah plastik menjadi limbah. Maka semakin sedikit plastik yang diproduksi maka semakin sedikit plastik yang menjadi limbah. Selain pemerintah, kegiatan reuse dan recycle. Salah satu caranya adalah dengan membuat ecolabels pada kemasan plastik, hal ini sangat membantu masyarakat dalam mendaur ulang limbah plastik.

  Namun pada kenyataannya pengelolaan limbah plastik tidaklah cukup, hal ini terjadi pada negara-negara berkembang yang menjadi korban ekspor plastik ilegal. Maka pengelolaan limbah plastik harus benar-benar dilaksanakan dengan serius dan spesifik seperti: melakukan pemisahan limbah plastik pada perusahaan dan rumah, memproduksi plastik yang dapat didaurulang, dan membuat target berapa banyak produk plastik yang bersifat biodegradable (Moore dan Zellers, 2011).

  Potensi Minyak Dari Limbah Polimer

  Untuk membakar kantong kresek 500 gram menghasilkan bahan bakar 450 mililiter, botol oli 500 gram menghasilkan bahan bakar 400 mililiter, dan botol aqua 500 gram menghasilkan bahan bakar 420 mililiter. Untuk membakar kantong kresek 500 gram waktu yang digunakan 930 detik dengan temperatur nyala api 300°C. Untuk membakar botol 500 gram waktu yang digunakan 1515 detik dengan temperatur nyala api 415°C dan untuk membakar botol aqua 500 gram waktu yang digunakan 1221 detik dengan temperatur nyala api 400°C. Untuk membakar kantong kresek 500 gram bahan bakar yang digunakan 400 mililiter dan menghasilkan 450 mililiter. Untuk botol oli 500 gram bahan bakar yang digunakan 600 mililiter dan menghasilkan 400 mililiter dan Untuk botol aqua bahan bakar yang digunakan 500 mili liter sedangkan bahan bakar yang dihasilkan 420 mililiter (Kadir, 2012).

  Alat Destilasi Polimer

  Peralatan yang digunakan yang digunakan adalah satu set instalasi pengolahan plastik yang dirakit manual dan satu unit pengukur temperatur (infrared termocouple). Dalam mengolah limbah plastik menjadi BBM tidak diperlukan perlakuan presortir dan tidak pula diperlukan kondisi yang harus bersih dari kotoran seperti: pasir, abu, kaca, logam, tekstil, air dan minyak bekas. Setiap satuan berat plastik, dapat menghasilkan: 70% minyak dan 16% gas. Sampah plastik yang telah dikelompokkan berdasarkan tipenya dibersihkan lalu dipotong- potong kemudian massanya ditimbang. Selanjutnya dimasukan dalam tabung atau instalasi pengolahan yang telah dirakit. Adapun jenis sampah plastik yang digunakan adalah jenis plastik PET (Polyethylene Terephtalate), HDPE (High Density Polyethylene), dan PP (Polypropylene) (Kadir, 2012).

  Destilasi

  Prinsip umum dari destilasi adalah pemisahan senyawa yang memiliki perbedaan tekanan uap pada suhu tertentu. Istilah destilasi merujuk pada pemisahan fisik dari sebuah campuran menjadi dua atau lebih fraksi yang memiliki titik didih yang berbeda.

  Jika cairan yang terdiri dari dua bahan volatil dipanaskan, uap yang dihasilkan akan mengandung konsentrasi yang tinggi dari bahan yang memiliki titik didih lebih rendah daripada cairan asal. Sebaliknya, jika uap panas didinginkan, bahan yang memiliki titik didih lebih tinggi memiliki tendensi untuk berkondensasi dalam jumlah yang besar daripada bahan dengan titik didih yang lebih rendah (Caroline, 2011).

  Destilasi sederhana atau destilasi biasa adalah teknik pemisahan kimia untuk memisahkan dua atau lebih komponen yang memiliki perbedaan titik didih yang jauh. Suatu campuran dapat dipisahkan dengan destilasi biasa ini untuk memperoleh senyawa murni. Senyawa yang terdapat dalam campuran akan menguap saat mencapai titik didih masing-masing.

  Destilasi bertingkat memiliki rangkaian alat kondensor yang lebih baik, sehingga mampu memisahkan dua komponen yang memiliki perbedaan titik didih yang berdekatan. Untuk memisahkan dua jenis cairan yang sama mudah menguap dapat dilakukan dengan destilasi bertingkat. Destilasi bertingkat adalah suatu proses destilasi berulang. Proses berulang ini terjadi pada kolom fraksional. Kolom fraksional terdiri atas beberapa plat dimana pada setiap plat terjadi pengembunan. Uap yang naik pada plat yang lebih tinggi lebih banyak mengandung cairan yang lebih atsiri (mudah menguap) sedangkan cairan yang yang kurang atsiri lebih banyak kondensat (Walangare, dkk., 2013).

  Kapasitas Kerja Alat dan Mesin Pertanian

  Menurut Daywin, dkk., 2008, kapasitas kerja suatu alat atau mesin didefenisikan sebagai kemampuan alat dan mesin dalam menghasilkan suatu produk (contoh : ha, kg, lt) persatuan waktu (jam). Dari satuan kapasitas kerja dapat dikonversikan menjadi satuan produk per kW per jam, bila alat/mesin itu menggunakan daya penggerak motor. Jadi satuan kapasitas kerja menjadi : Ha.jam/kW, Kg.jam/kW, Lt.jam/kW. Persamaan matematisnya dapat ditulis sebagai berikut :

  

produk yang dihasilkan

Kapasitas alat = .....................(1)

  Analisis Ekonomi

  Menurut Soeharno (2007), analisis ekonomi digunakan untuk menentukan besarnya biaya yang harus dikeluarkan saat produksi menggunakan alat ini.

  Dengan analisis ekonomi dapat diketahui seberapa besar biaya produksi sehingga keuntungan alat dapat diperhitungkan.

  Untuk menilai kelayakan finansial, diperlukan semua data yang menyangkut aspek biaya dan penerimaan usaha tani. Data yang diperlukan untuk pengukuran kelayakan tersebut meliputi data tenaga kerja, sarana produksi, hasil produksi, harga, upah, dan suku bunga.

  Biaya Pemakaian Alat

  Biaya variabel adalah biaya yang besarnya tergantung pada out put yang dihasilkan. Dimana semakin banyak produk yang dihasilkan maka semakin banyak bahan yang digunakan. Tak heran jika biayanya semakin besar. Sedangkan, biaya tetap adalah biaya yang tidak tergantung pada banyak sedikitnya produk yang akan dihasilkan.

  Pengukuran biaya produksi dilakukan dengan cara menjumlahkan biaya yang dikeluarkan yaitu biaya tetap dan biaya tidak tetap (biaya pokok).

  BT  

  Biaya pokok

• = BTT C

  x  

  ................................................................................(2) dimana : BT = total biaya tetap (Rp/Tahun) BTT = total biaya tidak tetap (Rp/Jam) x = total jam kerja per tahun (Jam/Tahun) C = kapasitas alat (Jam/Satuan Produksi).

  Biaya Tetap

  Menurut Jummy (2010), biaya tetap adalah biaya yang timbul akibat penggunaan sumber daya tetap dalam proses produksi. Sifat utama biaya tetap adalah jumlahnya tidak berubah walaupun jumlah produksi mengalami perubahan (naik atau turun). Keseluruhan biaya tetap disebut biaya total (total fixed

  TFC). Contoh dari biaya tetap yaitu membeli mesin produksi dan mendirikan

  cost,

  bangunan pabrik, biaya pemasaran, biaya administrasi, gaji direktur produksi, dan lain-lain. Biaya tetap total ditunjukkan oleh persamaan berikut : = ……………………..(3)

  Kurva Total Biaya Tetap Biaya Tidak Tetap

  Menurut Jummy (2010), Biaya variable atau sering disebut biaya variable

  

total (total variable cost, TVC) adalah jumlah biaya produksi yang berubah menurut

tinggi rendahnya jumlah output yang akan dihasilkan. Semakin besar output atau

barang yang akan dihasilkan, maka akan semakin besar pula biaya variable yang akan

dikeluarkan. Contoh dari biaya variabel yaitu penyediaan bahan baku untuk produksi

dan biaya tenaga kerja langsung.

  Kurva Total Biaya Tidak Tetap

  Biaya variabel total ditunjukkan oleh persamaan berikut : = ……………………………….(4) dimana :

  Yv = Total Variable Costs V = Variable Cost Per Unit X = Jumlah Unit Driver

  Break Even Point Break even point (analisis titik impas) umumnya berhubungan dengan

  proses penentuan tingkat produksi untuk menjamin agar kegiatan usaha yang dilakukan dapat membiayai sendiri (self financing). Dan selanjutnya dapat berkembang sendiri (self growing). Dalam analisis ini, keuntungan awal dianggap sama dengan nol. Bila pendapatan dari produksi berada di sebelah kiri titik impas maka usaha akan menderita kerugian, sebaliknya bila di sebelah kanan titik impas akan memperoleh keuntungan.

  Menurut Waldiyono (2008), manfaat perhitungan titik impas (break even

  point ) adalah untuk mengetahui batas produksi minimal yang harus dicapai dan

  dipasarkan agar usaha yang dikelola masih layak untuk dijalankan. Pada kondisi ini income yang diperoleh hanya cukup untuk menutupi biaya operasional tanpa adanya keuntungan. Analisis titik impas juga digunakan untuk : 1.

  Hitungan biaya dan pendapatan untuk setiap alternatif kegiatan usaha.

  2. Rencana pengembangan pemasaran untuk menetapkan tambahan investasi untuk peralatan produksi.

  3. Tingkat produksi dan penjualan yang menghasilkan ekuivalensi (kesamaan) dari dua alternatif usulan investasi.

  Untuk menentukan produksi titik impas (BEP) maka dapat digunakan rumus sebagai berikut:

  ( )

  V R F N − =

  ...........................................................................................................(5) dimana: N : jumlah produksi minimal untuk mencapai titik impas (Kg) F : biaya tetap per tahun (rupiah) R : penerimaan dari tiap unit produksi (harga jual) (rupiah) V : biaya tidak tetap per unit produksi. VN = total biaya tidak tetap per tahun (rupiah/unit)

  Net Present Value

  Menurut Purba (1997), net present value (NPV) merupakan selisih antara benefit dengan cost + investment yang dihitung sebagai berikut : NPV = B – (C = I/n) .............................................................................................(6) n = umur teknis ekonomi proyek jika ditinjau dari segi present value of benefit, maka : NPV = Total B – (Total C + I)

• Jika NPV lebih besar dari 0 (NPV positif), hal ini berarti bahwa : total B lebih besar dari total C + I, berarti benefit lebih besar dari cost +

  investment , sehingga pembangunan (rehabilitasi, perluasan) proyek tersebut favourable.

• Jika NPV sama dengan 0 (NPV netral), berarti : total B + total C + I, berarti bahwa benefit hanya cukup untuk menutupi cost + investment selama umur teknis – ekonomis proyek yang bersangkutan.
• Jika NPV lebih kecil dari 0 (negatif), berarti : total B lebih kecil dari total

  C + I, berarti pula bahwa benefit tidak cukup untuk menutupi cost +

  investment selama umur teknis – ekonomis proyek yang bersangkutan unvourable .

  Dari penjelasan di atas ternyata bahwa dapat terjadi harga NPV positif atau sama dengan nol ataupun negatif, satu dan lain tergantung dari besar kecilnya,

  cost dan investment serta discount rate.

  Internal Rate of Return

  Menurut Kastaman (2006), internal rate of return (IRR) adalah suatu tingkatan discount rate, pada discount rate diperoleh dimana B/C ratio = 1 atau NPV = 0. Sedangkan menurut Giatman (2006), dengan menggunakan metode IRR kita akan mendapatkan informasi yang berkairan dengan tingkat kemampuan cash

  flow

  dalam mengembalikan investasi yang dijelaskan dalam bentuk % periode waktu logika sederhananya menjelaskan seberapa kemampuan cash flow dalam mengembalikkan modalnya dan seberapa besar pula kewajiban yang harus dipenuhi. Harga IRR dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut :

  NPV ¹

  (

  2

• – ( NPV
^{2 1 )} −NPV

  −

  1 IRR = i 1 i i ).........................................................................(7)

  dimana : i

  1 = Suku bunga bang paling antraktif

  i

  2 = Suku bunga coba-coba

  NPV = NPV awal i

  1

  1 NPV 2 = NPV pada i

  2