ITS EXPO PAPER COMPETITION 2016 MESIN
ITS EXPO PAPER COMPETITION 2016
MESIN KENDARAAN TERINTEGRASI PIROLISIS UNTUK
KONVERSI LIMBAH PLASTIK MENJADI BAHAN BAKAR
ALTERNATIF MENGGUNAKAN GAS BUANG KNALPOT KENDARAAN
DAN KATALIS Cr/ZAA
Disusun Oleh :
Ketua
: Herman Amrullah (14/369649/TK/42651) Angkatan 2014
Anggota
: Aditya Whisnu Heryudhanto
(14/367120/TK/42360)
Angkatan 2014
Naufal Muflih Ramadhon
(14/367061/TK/42313)
Angkatan 2014
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2016
LEMBAR PENGESAHAN
1.
Judul Kegiatan
: Mesin Kendaraan Terintegrasi
Pirolisis Untuk Konversi Limbah
Plastik Menjadi Bahan Bakar
Alternatif Menggunakan Gas Buang
Knalpot Kendaraan dan Katalis
Cr/ZAA
2.
Nama Tim
3.
Ketua Tim
:
a. Nama Lengkap
: Herman Amrullah
b. NIM
: 14/369649/TK/42651
c. Jurusan
: Teknik Kimia
d. Universitas
: Universitas Gadjah Mada
e. Alamat Rumah dan No Tel./HP
: Jalan Kalimantan C-21A,
Kentungan, Mlati, Sleman, DI
Yogyakarta / +6285652007216
f. Alamat E-mail
4.
: [email protected]
Anggota Kelompok 1
a. Nama Lengkap
: Aditya Whisnu Heryudhanto
b. NIM
: 14/367120/TK/42360
c. Jurusan
: Teknik Kimia
d. Universitas
: Universitas Gadjah Mada
e. Alamat Rumah dan No Tel./HP
: Perum. Bojong Depok Baru 2, Jl.
Ciliwung 2 Blok ED/12A, Cibinong,
Bogor / +628561446329
f. Alamat E-mail
5.
: [email protected]
Anggota Kelompok 2
a. Nama Lengkap
: Naufal Muflih Romadhon
b. NIM
: 14/367061/TK/42303
c. Jurusan
: Teknik Kimia
d. Universitas
: Universitas Gadjah Mada
2
e. Alamat Rumah dan No Tel./HP
: Perum. Dosen UNTAD Blok C9
No.18, Palu / +6282137918245
f. Alamat E-mail
6.
: [email protected]
Dosen Pembimbing
a. Nama Lengkap dan Gelar
: Rochim Bakti Cahyono, S.T.,
M.Sc., Ph.D.
b. NIP
: 198311302009121004
c. Alamat Rumah dan No Tel./HP
: Perum Nogosaren Kidul Nomor 3,
Negotirto, Kec. Gamping,
Sleman / +6281393696232
Yogyakarta, 11 Oktober 2016
Menyetujui,
Dosen Pembimbing,
Ketua Kelompok,
Rochim Bakti Cahyono, S.T., M.Sc., Ph.D.
Herman Amrullah
NIP : 198311302009121004
NIM : 14/369649/TK/42651
Mengetahui,
Ketua Jurusan,
Ir muslikhin
NIP 19650918 199103 1 002
3
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini ;
Nama Tim
:
Nama Ketua
: Herman Amrullah
Tempat, Tanggal Lahir
: Balikpapan, 26 Juli 1996
Jurusan/Fakultas
: Teknik Kimia/Teknik
Universitas
: Universitas Gadjah Mada
Nama Anggota 1
: Aditya Whisnu Heryudhanto
Tempat, Tanggal Lahir
: Sleman, 9 Oktober 1996
Jurusan/Fakultas
: Teknik Kimia/Teknik
Universitas
: Universitas Gadjah Mada
Nama Anggota 2
: Aditya Whisnu Heryudhanto
Tempat, Tanggal Lahir
: Ujung Pandang, 14 Januari 1997
Jurusan/Fakultas
: Teknik Kimia/Teknik
Universitas
: Universitas Gadjah Mada
Dengan ini menyatakan bahwa karya tulis dengan judul, Mesin Kendaraan
Terintegrasi Pirolisis Untuk Konversi Limbah Plastik Menjadi Bahan Bakar
Alternatif Menggunakan Gas Buang Knalpot Kendaraan dan Katalis Cr/ZAA
adalah benar-benar karya sendiri dan bukan merupakan plagiat atau saduran dari
karya tulis orang lain. Apabila dikemudian hari pernyataan ini tidak benar maka
saya bersedia menerima sanksi yang ditetapkan oleh panitia IEPC 2016 berupa
diskualifikasi dari kompetisi.
Demikian surat ini dibuat dengan sebenar-benarnya, untuk dapat
dipergunakan sebagaimana mestinya.
Yogyakarta, 11 Oktober 2016
Herman Amrullah
NIM : 14/369649/TK/42651
4
KATA PENGANTAR
5
LIST OF CONTAIN
Title’s Page.................................................................................................... i
Abstract......................................................................................................... ii
List Of Contain.............................................................................................. iii
CHAPTER 1 PRELIMINARY..................................................................... 1
Background...................................................................................... 1
Problems.......................................................................................... 4
Writing’s Goals............................................................................... 4
Writing’s Benefits........................................................................... 5
Systematical Writing....................................................................... 5
Chapter 1 Preliminary........................................................
5
Chapter 2 Literature...........................................................
5
Chapter 3 Research Method...............................................
5
Chapter 4 Result And Research........................................
5
Bibliography.....................................................................
6
CHAPTER 2 LITERATURE.....................................................................
6
Polypropylene (PP).......................................................................
6
Low Density Polyethylene (LDPE) .............................................
7
Pyrolysis Process..........................................................................
8
Partial Combustion And Aspects Of Thermodynamics...............
8
The Catalyst Activity In Pyrolysis Process..................................
10
Catalyst Effectiveness Of Nio/Γ-Al2o3 And Cr/ZAA
(Active Natural Zeolite).......................................................
12
6
The Identification of Fuel’s Product.............................................
13
Heat Of Exhaust Muffler..............................................................
14
CHAPTER 3 RESEARCH METHOD......................................................
15
Writing Approach..........................................................................
15
Sources..........................................................................................
16
Objectives......................................................................................
16
Writing’s Step................................................................................
14
Materials............................................................................
16
Instruments........................................................................
17
Research Procedure...........................................................
17
CHAPTER 4 RESULT AND RESEARCH......................................
19
Result.............................................................................................. 19
Partial Combustion Testing...............................................
19
Oil Yield Of Pyrolysis.......................................................
20
The Oil Analysis Of Pyrolysis Reaction...........................
22
Heat Transfer Of The Exhaust Gas...................................
22
Information........................................................................
22
Discussion....................................................................................... 23
Design And Mechanism Of Pyrolysis Tools......................
23
Analysis Of Partial Combustion In Pyrolysis Reactor.......
24
The Relation Of Temperature Increase To Pyrolysis
Time Without Catalyst........................................................
27
The Relation Of Temperature Increase To Pyrolysis
Time With Catalyst.............................................................
28
7
Synthesis Analysis Of Cr/ZAA Catalyst............................. 29
Oil Yield Analysis Pyrolysis Process.................................. 30
Oil Analysis From Pyrolysis Result.................................... 32
The Design Of The Pyrolysis Reactor On Motor
Vehicles............................................................................... 33
BIBLIOGRAPGY...............................................................................
37
LIST OF TABLES.................................................................................
38
LIST OF FIGURES...............................................................................
39
ATTACHMENTS.................................................................................
41
8
LIST OF TABLES
Table 1. Domestic Waste Composition (Damanhuri and Padmi, 2010).........
2
Table 2. Temperature Increase on Exhaust (Meriyanto, 2013) .......................
3
Table 3. Oil Reforming Result and Polypropylene Plastic Pyrolysis Result
with the NiO/γ-Al2O3 Catalyst (Nugraha, 2013)...............................
13
Table 4. Food Container Test Based on Mileage (Thamrin and Hadi,
2013)..................................................................................................
15
Table 5. Correlation Between Temperature Rising with The Time of
Pyrolysis Reaction Without Catalyst.................................................
19
Table 6. Correlation Between Temperature Rising with The Time of
Pyrolysis Reaction Using Catalyst.....................................................
20
Table 7. Correlation Between Oil Yield with The Time Without Catalyst......
20
Table 8. Correlation Between Oil Yield with The Time Using Catalyst.........
21
Table 9. Oil Analysis of Pyrolysis Reaction...................................................
22
Table 10. Rate of Heat Transfer of The Exhaust Gas Base on Engine
Rotation (Thamrin and Hadi, 2013)................................................... 22
Table 11. Specific Gravity of Several Oil Types............................................. 32
LIST OF FIGURES
Figure 1. Garbage Dump..................................................................................
1
9
Figure 2. Composition of Waste in Piyungan’s Landfill Yogyakarta
(Syamsiro, 2015).............................................................................
2
Figure 3. Polypropylene Structure...................................................................
6
Figure 4. Product of Polypropylene..................................................................
6
Figure 5. Low Density Polyethylene Structure................................................
7
Figure 6. The Illustration of Pyrolysis Reactor................................................
8
Figure 7. Balance Equilibrium Pyrolysis Reactor............................................
9
Figure 8. Calorific Value Comparison of Different Types of Material...........
10
Figure 9. Thermal Cracking Chromatogram Analysis
(Andarini and Purwo, 2013)............................................................
11
Figure 10. Chromatogram Cracking Chromatogram Analysis........................
11
Figure 11. Pyrolysis Combination and Catalytic Reforming Plastic Trash
(Syamsiro et al., 2014).....................................................................
12
Figure 12. Design of Pyrolysis Tools...............................................................
23
Figure 13. Combustion Reaction Scheme Polypropylene / LDPE...................
24
Figure 14. Pyrolysis Tube.................................................................................
27
Figure 15. Reactor Temperature Increase Graph against Pyrolysis Time without
Catalyst at The Temperature 500 ᵒC................................................
28
Figure 16. Reactor Temperature Increase Graph against Pyrolysis Time
Using Catalyst at Temperature of 500°C........................................
29
Figure 17. Oil Product Yield to Pyrolysis Time without Catalyst...................
30
Figure 18. Oil Yield Product to Pyrolysis Time with Catalyst.........................
31
Figure 19. The Design of Pyrolysis Reactor in Vehicle...................................
Figure 20. The Volume of Pyrolysis Reactor Design of The Vehicle Engine..
Figure 21.The Rate of Heat Transfer of The Exhausted Gas Based on the
Engine Rotation ( Thamrin and Hadi, 2013)...................................
33
35
36
10
MESIN KENDARAAN TERINTEGRASI PIROLISIS UNTUK
KONVERSI LIMBAH PLASTIK MENJADI BAHAN BAKAR
ALTERNATIF MENGGUNAKAN GAS BUANG KNALPOT KENDARAAN
DAN KATALIS Cr/ZAA
Herman Amrullah, Aditya Whisnu Heryudhanto, Naufal Muflih Ramadhon, dan
Rochim Bakti Cahyono S.T., M.Sc., D.Eng.
11
Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada,
Yogyakarta
Konsumsi berlebih terhadap plastik berdampak besar terhadap kerusakan
lingkungan. Plastik sulit terdegradasi (non-biodegradable) karena senyawa
penyusunnya yang tidak berasal dari senyawa biologis. Proses penguraiannya
membutuhkan waktu 100 hingga 500 tahun agar terdekomposisi. Alhasil,
konsumsi plastik secara berlebih dapat mencemari tanah, air laut, hingga udara
hasil pembakarannya yang mengeluarkan gas beracun berupa dioxin dan furan
(karsinogenik). Bukan hanya di darat, bahkan sekitar 80% sampah di lautan
berasal dari daratan dengan hampir 90 % diantaranya adalah plastik yang
menyebabkan kerusakan ekosistem laut. Salah satu upaya pemanfaatan limbah
plastik adalah dengan mengonversinya menjadi bahan bakar alternatif pada
kendaraan bermotor yang komponen mesinnya terintegrasi langsung dengan
proses pirolisis sehingga terbentuk kendaraan yang dapat menghasilkan bahan
bakarnya sendiri. Proses pirolisis yaitu proses degradasi termal bahan-bahan
polimer (cracking) seperti plastik maupun material organik dengan pemanasan
tanpa melibatkan oksigen di dalamnya sehingga umpan terkonversi menjadi
produk yang lebih ringan dengan bantuan katalis Cr/ZAA (Zeolit alam aktif).
Katalis zeolit alam diaktivasi menggunakan metode kalsinasi dan diimpregnasi
dengan logam Kromium sehingga katalis yang dihasilkan dapat meningkatkan
laju reaksi serta mengarahkan reaksi pembentukan produk bahan bakar alternatif.
Limbah plastik dimasukkan ke dalam reaktor pirolisis untuk dipanaskan hingga
temperatur 400-500°C pada titik lelehnya mengunakan panas gas buang knalpot
yang dialirkan ke reaktor pirolisis melalui pipa penghubung. Gas buang knalpot
mempunyai suhu sekitar 250°C sehingga dibutuhkan metode pembakaran parsial
untuk menaikkan ke suhu yang dibutuhkan. Pembakaran parsial dapat dilakukan
dengan pendekatan teorema kesetimbangan energi hukum I termodinamika yang
menaikkan suhu sistem dari 250°C hingga suhu 400°C dengan konsumsi limbah
plastik sebesar 100 gram. Proses pendinginan oleh kondensor dilakukan agar gas
hasil pemanasan mengalami kondensasi dan membentuk cairan yang nantinya
menjadi bahan bakar alternatif untuk langsung dialirkan ke dalam tangki bahan
bakar.
Kata Kunci : limbah plastik, pirolisis, katalis Cr/ZAA, gas buang knalpot, bahan
bakar, kendaraan bermotor.
BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
12
Konsumsi berlebih terhadap plastik berdampak besar terhadap
kerusakan lingkungan. Plastik sulit terdegradasi (non-biodegradable) karena
senyawa penyusunnya yang tidak berasal dari senyawa biologis. Proses
penguraiannya
membutuhkan waktu 100 hingga 500 tahun agar
terdekomposisi. Alhasil, konsumsi plastik secara berlebih tentu dapat
mencemari tanah, air laut, hingga udara hasil pembakarannya yang
mengeluarkan gas beracun berupa dioxin dan furan (karsinogenik). Bukan
hanya di darat, bahkan sekitar 80% sampah di lautan berasal dari daratan
dengan hampir 90 % diantaranya adalah plastik.
Secara garis besarnya, penggolongan sampah khususnya di Indonesia
terdiri atas sampah organik atau sampah basah dan sampah anorganik atau
sampah kering. Sampah organik terdiri atas daun-daunan, kayu, kertas,
tulang, sisa-sisa makanan ternak, sayur, buah, dan lain-lain, sedangkan
sampah anorganik terdiri atas kaleng, plastik, besi, logam-logam lainnya,
gelas, dan mika. Jika ditinjau dari sumber sampah, pemerintah kota di
Indonesia mengelompokkan sampah menjadi beberapa kelompok, yaitu
sampah rumah tangga (sampah domestik), sampah daerah komersial,
sampah perkantoran, sampah dari jalan atau tempat umum, dan sampah
industri atau rumah sakit. Adapun tipikal komposisi sampah kota di
beberapa tempat di dunia umumnya digambarkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 1. Komposisi Sampah di TPA Piyungan (Syamsiro, 2015)
Dari diagram di atas, terlihat bahwa plastik masih menjadi bahan
yang sering digunakan oleh masyarakat terkhusus di daerah perkotaan.
Khususnya pada diagram tersebut menunjukkan bahwa plastik menjadi yang
terbanyak dari jenis sampah anorganik.
13
Untuk menanggulangi sampah plastik di Indonesia, akhir-akhir ini
pemerintah mulai memberlakukan kantong plastik berbayar Rp 200 di
pasar-pasar modern di Indonesia. Peraturan ini memiliki tujuan yang baik,
yaitu untuk menekan pemakaian plastik di masyarakat, akan tetapi dengan
harga yang murah pasti masyarakat akan tetap menggunakan plastik karena
dinilai lebih praktis. Selain itu, pemerintah dan organisasi-organisasi
lingkungan di Indonesia juga menggencarkan program daur ulang sampah,
akan tetapi meskipun sampah di daur ulang pada akhirnya akan
menghasilkan sampah pula sehingga dibutuhkan suatu cara yang lebih
efektif agar dapat mengurangi limbah plastik bahkan menambah nilai
manfaatnya bagi masyarakat. Umumnya plastik berasal dari produk turunan
minyak bumi dan memiliki struktur rantai karbon yang panjang. Akibat dari
plastik yang membutuhkan waktu yang sangat lama agar terurai secara
alami, maka diperlukan solusi yang tepat dengan mengolah limbah plastik
menjadi sesuatu yang bermanfaat, salah satunya sebagai bahan bakar
alternatif. Plastik dapat diubah menjadi bahan bakar alternatif dengan
menggunakan reaksi pirolisis, yaitu proses degradasi termal bahan plastik
dengan pemanasan tanpa melibatkan oksigen. Pada proses ini, rantai
panjang hidrokarbon akan terpotong menjadi rantai pendek. Dengan bantuan
katalis, maka dapat mempercepat proses dan mengarahkan (cracking) reaksi
membentuk suatu molekul berupa rantai hidrokarbon penyusun bahan bakar
alternatif pengganti bensin. Kondensasi dilakukan untuk mengubah fasa gas
membentuk cairan. Cairan yang dihasilkan dapat berupa bahan bakar
alternatif pengganti bensin. Panas dari gas buang sisa pembakaran
kendaraan masih memiliki temperatur yang cukup tinggi. Sumber panas ini
biasanya langsung dibuang melalui knalpot ke udara bebas. Panas dari gas
buang ini dapat dimanfaatkan kembali untuk sumber panas reaksi pirolisis.
Berdasarkan pada studi yang dilakukan Meriyanto (2013) mengenai gas
buang kendaran bermotor, temperatur gas dapat mencapai suhu 250°C. Hal
tersebut ditunjukkan oleh tabel di bawah ini.
Tabel 1. Kenaikan Temperatur pada Knalpot (Meriyanto, 2013)
14
Berdasarkan data-data tersebut, Suhu 250°C pada knalpot dapat
digunakan untuk pembakaran parsial limbah plastik dengan tujuan
menaikkan panas reaksi mencapai 400°C sebagai temperatur perengkahan
dalam proses pirolisis. Oleh karena itu, tempat reaksi pirolisis dalam
penelitian ini terintegrasi dengan mesin kendaraan bermotor sehingga
terbentuk konsep mesin kendaraan yang dapat menghasilkan bahan
bakarnya sendiri.
1.2. Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah yang akan dibahas pada penelitian ini adalah
sebagai berikut :
1.
Bagaimana proses pembuatan katalisator untuk reaksi pirolisis plastik
serta bagaimanakah proses aktivasi yang dilakukan agar katalisator
dapat bekerja secara optimal
2.
Bagaimana cara membuktikan proses pembakaran parsial pada
temperatur 250°C dapat digunakan untuk menaikkan temperatur sistem
ke suhu 400°C sehingga terjadi proses perengkahan (cracking) rantai
hidrokarbon plastik
3.
Bagaimana cara menguji kemiripan sifat antara bahan bakar yang
diperoleh pada reaksi pirolisis terhadap berbagai jenis bahan bakar
kendaran bermotor
4.
Bagaimana rancangan kendaraan bermotor terintegrasi dengan proses
pirolisis yang dapat menghasilkan bahan bakarnya sendiri
1.3. Tujuan Penelitian
15
Adapun tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Untuk memanfaatkan limbah plastik menjadi bahan bakar alternatif pada
kendaraan bermotor
2. Untuk mengetahui pembuatan dan proses pengaktifan katalisator
Cr/Zeolit pada reaksi pirolisis plastik
3. Untuk
mengetahui
mekanisme
reaksi
pirolisis
plastik
dengan
menggunakan katalis Cr/Zeolit
4. Untuk mengetahui rancangan kendaraan bermotor terintegrasi dengan
proses pirolisis yang dapat menghasilkan bahan bakarnya sendiri
1.4.
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Sebagai salah satu solusi penanganan limbah plastik
2. Sebagai referensi pembuatan dan aktivasi katalisator Cr/Zeolit pada
reaksi pirolisis plastik
3. Sebagai referensi pembuatan bahan bakar alternatif menggunakan reaksi
pirolisis pada plastik
4. Sebagai referensi rancangan kendaraan bermotor terintegrasi dengan
proses pirolisis yang dapat menghasilkan bahan bakarnya sendiri
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. PolyPropylene (PP) dan Low Density Polyethylene (LDPE)
Plastik merupakan polimer bercabang atau linier yang terdiri atas
berbagai jenis, dua diantaranya adalah LDPE dan Polypropylene (PP).
Polypropylene ialah salah satu jenis plastik yang sifatnya termoplastik, yaitu
dapat kembali ke bentuk aslinya melalui pemanasan, mudah diolah dan
dibentuk menjadi film, fiber, atau kemasan (packaging). Adapun contoh dari
polypropylene adalah karung, tali, botol minuman, serat, bak air, insulator,
kursi plastik, dan permadani. Jenis ini adalah pilihan terbaik untuk bahan
plastik, terutama untuk yang berhubungan dengan penyimpanan makanan
dan minuman. Karakteristik botol transparan dan berawan, tidak jernih tapi
16
tembus cahaya, lebih kuat dan ringan dengan daya tembus uap yang rendah,
cukup stabil dengan suhu tinggi, dan sifatnya yang mengkilap. Keras namun
fleksibel dan melunak pada suhu 140°C.
LDPE adalah salah satu jenis plastik yang sering dijumpai di
lingkungan sekitar yaitu dalam bentuk kantong kresek sehingga sangat
potensial untuk dimanfaatkan dalam proses pirolisis demi meminimalisir
keberadaan jutaan kantong kresek setiap harinya. Sifat mekanis jenis plastik
LDPE adalah kuat, agak tembus cahaya, fleksibel dan permukaan agak
berlemak. Pada suhu di bawah 60 OC sangat resisten terhadap senyawa
kimia, daya proteksi terhadap uap air tergolong baik, akan tetapi kurang
baik bagi gas-gas yang lain seperti oksigen. Rumus molekulnya adalah (CH2- CH2-)n. LDPE (low density polyethylene) biasa dipakai untuk tempat
makanan, plastik kemasan, dan botol-botol yang lembek (Putra dan
Trihadiningrum, 2011). Walaupun baik untuk tempat makanan, barang
berbahan LDPE ini sulit untuk
dihancurkan. Salah satu keistimewaan
LDPE adalah ketahanan terhadap korosi, sifat isolasinya baik, tidak terasa
dan harganya murah (0,55-0,63) US dollar/lb.
2.2.
Proses Pirolisis
Pirolisis adalah proses degradasi termal bahan-bahan polimer seperti
plastik maupun material organik seperti biomassa dengan pemanasan tanpa
melibatkan oksigen di dalamnya. Dalam proses pirolisis, komponen organik
dalam bahan dapat menghasilkan produk cair dan gas yang dapat berguna
sebagai bahan bakar atau sumber bahan kimia. Teknologi pirolisis dapat
dikatakan ramah lingkungan karena produk samping yang diperoleh ialah
H2O dan CO2 yang merupakan gas non toksik. Produk pirolisis
menghasilkan senyawa-senyawa hidrokarbon mulai dari C1 hingga C4 dan
senyawa rantai panjang yaitu parafin dan olefin.
Pada proses pirolisis, terdapat proses cracking yaitu terkonversinya
umpan menjadi produk yang lebih ringan dengan bantuan katalis. Produk
dari pirolisis terdiri dari fraksi gas, cair, dan residu padatan (Buekens dan
Huang, 1998). Pada temperatur 400-500°C berdasarkan penelitian Andarini
17
dan Purwo (2013) bahwa plastik akan meleleh dan kemudian berubah
menjadi gas. Pada saat proses tersebut, rantai panjang hidrokarbon akan
terpotong menjadi rantai pendek. Selanjutnya proses pendinginan dilakukan
pada gas tersebut sehingga akan mengalami kondensasi dan membentuk
cairan. Cairan inilah yang nantinya menjadi bahan bakar, baik berupa bensin
maupun bahan bakar diesel.
2.3.
Pembakaran Parsial dan Aspek Termodinamika
Proses pirolisis membutuhkan temperatur yang tinggi yaitu pada
rentang suhu 400-500°C. Suhu tersebut dapat dicapai dengan memanfaatkan
kalor sensibel dari pembakaran parsial plastik PP dan LDPE. Pembakaran
parsial yang digunakan adalah pembakaran secara tidak langsung yang
memanfaatkan panas (heat) dari ignition source. Banyaknya kalor yang
diperoleh dianalisis menggunakan konsep neraca panas atau kesetimbangan
energi berdasarkan penerapan hukum I termodinamika. Perubahan energi
potensial dan energi kinetik dapat diabaikan sehingga kesetimbangan energi
dari reaksi pembakaran dapat dinyatakan dengan persamaan berikut :
Q - W = ∆H
Q – W = Hout – Hin
Proses pirolisis membutuhkan temperatur yang tinggi sehingga
dibutuhkan kalor yang optimum dengan menganggap sistem dalam keadaan
adiabatis maka :
Hout = Hin
Nilai hin dan hout untuk tiap unit massanya adalah :
hin = hout =
∑ n i( h´f + h´T −h´ref )
Nilai h merupakan fungsi temperatur atau h = f (T) sehingga
menggunakan analisis perhitungan persamaan kesetimbangan energi dapat
diperoleh besarnya suhu pada hasil akhir proses pembakaran parsial
(Priambodo, 2008). Besarnya temperatur akhir pembakaran parsial yang
dapat memenuhi kelangsungan reaksi pirolisis yaitu di interval 400°C500°C sehingga pengaturan jumlah molekul LDPE dan Polyprophylene
18
dapat dioptimalkan dengan mengatur ukuran reaktor pirolisis yang
terintegrasi pada mesin kendaraan bermotor.
Mudara
Hudara
Mbb
Hbb
M’bb
Reaktor
H’bb
M’udara
H’udara
Gambar 2. Neraca Kesetimbangan Reaktor Pirolisis
2.4. Cr/ZAA (Zeolit Alam Aktif)
Katalis memegang peran penting dalam distribusi produk minyak, gas,
dan residu dari hasil pirolisis limbah plastik. Selain sebagai penurun energi
aktivasi yang mempercepat reaksi, katalisator juga dapat mengarahkan arah
dari reaksi yang terjadi yang berujung pada distibusi molekul penyusun
produknya. Secara umum, katalis heterogen merupakan pilihan yang lebih
baik dibanding katalis homogen karena kemudahan dalam pemisahan dan
mendapatkannya kembali dari dalam reaktor (Aguado, dkk. dalam
Syamsiro, 2015).
Katalis Cr/Zeolit alam yang mudah diperoleh, terlebih dengan
murahnya harga zeolit alam yang terjual di pasaran. Hal ini sangat
mendukung kemajuan perkembangan energi alternatif di kalangan
masyarakat awam karena harga yang terjangkau.
Zeolit merupakan kelompok mineral alumina silika terhidrasi dan
mempunyai kerangka struktur tiga dimensi tersusun atas unit-unit
tetrahedron (AlO4)5- dan (SiO4)4- yang saling berikatan melalui atom
oksigen, membentuk pori-pori dengan ukuran pori antara 2 sampai 8 Ǻ
tergantung pada jenis mineralnya. Pada struktur zeolit Si4+ dapat diganti
dengan Al3+ sehingga terbentuk muatan berlebih pada Al. Hal ini
19
mengakibatkan struktur zeolit kelebihan muatan negatif. Untuk menetralkan
muatan negatif kerangka zeolit, zeolit mengikat kation-kation seperti Na+,
K+, Ca2+, Sr2+ atau Cr2+ (Susanti dan Pandjaitan, 2010 dalam Irvantino,
2013).
2.5.
Kalor Gas Buang Knalpot
Perpindahan kalor secara konduksi adalah proses perpindahan panas
dari yang bersuhu tinggi ke yang bersuhu lebih rendah yang bersinggungan
secara langsung. Menurut Holman, besarnya laju perpindahan kalor (q):
q k=
k.A
(T panas−T dingin)
∆x
Laju perpindahan kalor konveksi antar suatu permukaan dengan fluida
dapat dihitung dengan hubungan sebagai berikut :
0
T w −T ¿
q c =h . A . ¿
Panas dalam knalpot standart Suzuki Sky Drive 125 mencapai rata-rata
panas 250°C pada putaran 7000 rpm. Panas yang terbuang percuma ini coba
dimanfaatkan oleh Thamrin dan Hadi, (2013) melalui penelitiannya yang
memanfaatkan kalor gas buang kendaraan bermotor roda dua untuk
pemanas kotak makanan pada layanan pesan antar. Terdapat sebuah saluran
yang menghubungkan knalpot dan pemanas kotak penyimpanan makanan
lalu dilakukan uji temperatur berdasarkan jarak tempuh motor.
Tabel 2. Pengujian Kotak Penghangat Makanan Berdasarkan Jarak
Tempuh (Thamrin dan Hadi, 2013)
Dimana : T01 s/d T05 = suhu awal saat sebelum motor dijalankan (oC)
20
T11 s/d T15 = suhu akhir saat motor telah menempuh jarak (oC)
BAB III METODE PENULISAN
3.1
Pendekatan Penulisan
Adapun bentuk pendekatan yang digunakan di dalam penelitian ini
adalah pendekatan kuantitatif. Pendekatan kuantitatif adalah bentuk
pendekatan yang dilakukan dengan aturan-aturan mengenai logika,
kebenaran, hukum-hukum, dan prediksi. Fokus penelitian kuantitatif yaitu
sebagai proses kerja yang berlangsung secara ringkas, terbatas, dan
memilah-milah permasalahan menjadi bagian yang dapat diukur atau
dinyatakan dalam angka-angka. Hal ini bertujuan untuk menjelaskan dan
menguji hubungan antar variabel, menguji teori, dan meramalkan suatu
gejalan (mempunyai nilai prediktif).
3.2.
Cara kerja
1. Pengaktivan katalis zeolit alam
a. Tiga puluh gram zeolit alam digerus hingga berukuran 100 mesh,
lalu dicuci dengan aquadest, disaring dengan corong Buchner.
b.
Kemudian, dipanaskan dengan oven 120°C selama 2 jam;
Zeolit alam direfluks menggunakan 250 mL HCl 3M pada labu leher
tiga dengan suhu 80°C selama 1 jam sambil dilakukan pengadukan
c.
selama selang 10-15 menit;
Hasil refluks tersebut didekantasi, lalu endapan dicuci dengan
aquadest kemudian endapan dikeringkan menggunakan oven pada
d.
suhu 120°C selama 2 jam;
Zeolit alam direfluks menggunakan 250 mL (NH4)2SO4 1M pada
suhu 80°C selama 1 jam, hasil refluks didekantasi kembali untuk
memperoleh endapan, endapan dicuci menggunakan aquadest
kemudian dimasukkan ke dalam oven 120°C selama 1 jam untuk
e.
pengeringan; dan
Endapan dikalsinasi menggunakan krus porselen dengan suhu 400°C
pada muffle selama 3 jam.
21
2.
Preparasi katalis Cr/Zeolit
a. Cr(NO3)3.9H2O ditimbang sebesar 11,5 gram lalu dimasukkan ke
dalam gelas beker yang telah berisi 100 mL aquadest dan diaduk
b.
perlahan-lahan;
Tiga puluh gram padatan zeolit alam aktif (ZAA) dimasukkan ke
c.
dalam gelas beker;
Larutan Cr(NO3)3.9H2O yang telah bercampur dengan ZAA
dipanaskan pada suhu 70-80°C selama 2 jam sambil diaduk
d.
perlahan-lahan;
Larutan didekantasi untuk memperoleh endapan kemudian ZAA
e.
dikeringkan dengan oven pada suhu 120°C; dan
Endapan dikalsinasi pada suhu 400 °C selama 3 jam menggunakan
muffle.
3.
Pengujian kenaikan temperatur pembakaran parsial pada proses pirolisis
plastik LDPE
a. Potongan-potongan plastik LDPE sebanyak 1,83 gram dimasukkan
b.
ke dalam reaktor pirolisis, lalu reaktor ditutup;
Heater dihidupkan untuk memanaskan plastik LDPE pada suhu
250°C dan ditunggu hingga panas reaktor pirolisis mencapai suhu
c.
400°C ;
Jika reaktor pirolisis telah konstan pada suhu 400°C, heater
dimatikan. Lalu ditunggu hingga tabung reaktor dingin. Kemudian
d.
keadaan di dalam reaktor diperiksa;
Plastik LDPE yang masih tersisa di dalam reaktor ditimbang
e.
menggunakan neraca analitis digital; dan
Percobaan (a) hingga (d) diulang sehingga memperoleh lima data
percobaan.
4.
Pengukuran besar konversi plastik LDPE menjadi bahan bakar
menggunakan katalisator maupun tanpa katalisator dan umur katalisator
a. Potongan-potongan plastik LDPE sebanyak 300 gram dimasukkan
b.
c.
ke dalam reaktor pirolisis;
Pipa berisi katalisator disambungkan dengan pipa gas keluar reaktor;
Heater dihidupkan untuk memanaskan plastik LDPE pada suhu
400°C di dalam reaktor pirolisis, lalu ditunggu hingga diperoleh
tetesan pertama pada ujung kondensor rangkaian alat;
22
d.
Stopwatch dihidupkan untuk memperoleh sejumlah bahan bakar
e.
f.
yang didapatkan selama 60 menit;
Volume, rapat massa, dan viskositas minyak yang didapatkan diukur;
Percobaan (a) hingga (f) diulang sehingga memperoleh tiga data
g.
percobaan;
Langkah (a) hingga (f) diulang pada keadaan tanpa menggunakan
h.
katalisator; dan
Langkah (a) hingga (f) diulang dengan massa plastik sebesar 500
gram, 700 gram dan menggunakan katalisator baru.
5.
Pengukuran rapat massa minyak hasil pirolisis
a. Suhu percobaan atau suhu lingkungan diukur menggunakan
b.
termometer dan dicatat hasil pengukurannya;
Piknometer kosong ditimbang dengan neraca analitis digital dan
c.
dicatat hasil pengukurannya;
Piknometer diisi dengan aquadest hingga penuh dengan bantuan
pipet tetes, lalu ditutup hingga tidak ada udara di dalamnya,
d.
ditimbang dan dicatat hasilnya;
Aquadest dikeluarkan dari piknometer lalu piknometer dikeringkan;
e.
dan
Langkah (a) hingga (d) diulang untuk pengukuran rapat massa
minyak hasil pirolisis.
6.
Pengujian viskositas minyak hasil pirolisis
a.
Viskosimeter ostwald berdiamater 1 mm diisi dengan minyak;
b.
Viskosimeter ostwald berdiamater 0,6 mm diisi dengan aquadest;
c.
Viskosimeter dan termometer alkohol 110 ℃
dimasukkan ke
dalam waterbath, waterbath dihidupkan dan knop suhu diatur pada
thermostat agar tercapai suhu yang diinginkan yaitu 30 ℃ ;
d.
Setelah suhu 30 ℃
yang dicapai konstan, suhu yang tertera pada
termometer alkohol 110 ℃
dicatat sebagai suhu awal dan zat cair
dinaikkan lebih tinggi dari tanda paling atas pada viskosimeter
ostwald dengan menggunakan bola penghisap;
e.
Saat tanda yang diatas dilewati oleh zat cair tersebut, stopwatch
dihidupkan dan saat zat cair melewati tanda yang paling bawah,
stopwatch dimatikan. Waktu yang diperlukan oleh zat cair tersebut
23
dicatat dan suhu pada termometer alkohol 110 ℃
dicatat sebagai
suhu akhir.
f.
Langkah (a) sampai (e) diulang untuk minyak hasil pirolisis lainnya,
serta aquadest sebanyak 3 kali.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
1.
Pengujian Pembakaran Parsial (Partial Combustion) dan Yield Minyak
Hasil Pirolisis Menggunakan Katalis dan Tanpa Katalis
Tabel 3. Hubungan Kenaikan Suhu Reaktor terhadap Waktu
Pirolisis Tanpa Katalis dan Kuantitas Yield Minyak
Suhu (oC)
258
439
501
500
499
501
500
502
499
500
Waktu (Menit)
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
Yield Minyak
0
0
0,0364
0,0554
0,0697
0,0788
0,0847
0,0890
0,0916
0,0939
Tabel 4. Hubungan Kenaikan Suhu Reaktor terhadap Waktu
Pirolisis Menggunakan Katalis
Waktu (Menit)
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
2.
Suhu (oC)
278
457
502
500
500
501
502
502
498
501
Yield Minyak
0
0
0,0217
0,0982
0,1248
0,1382
0,1436
0,1490
0,1539
0,1583
Analisis Minyak Hasil Pirolisis
24
Tabel 5. Analisis Minyak Hasil Pirolisis
No
.
3.
Jenis Pemeriksaan
Specific Gravity at
1
60/60oF
Hasil Pirolisis 500oC
tanpa katalis
0.8669
Hasil
Pirolisis
500oC
dengan
katalis zeolit
0.8399
Kinematic
Viscocity at 40oC 2.582
2
1.312
(mm2/s)
Perpindahan Panas Gas Buang Knalpot
Tabel 6. Laju Perpindahan Panas Knalpot Berdasarkan Putaran
Mesin (Sumber : Thamrin dan Hadi, 2013)
qk
800
17520
Putaran Mesin (rpm)
1500
2000
2500
43800
43800
35040
3000
26280
3500
17520
(W)
4.2. Pembahasan
1.
Desain dan Mekanisme Kerja Alat Pirolisis
Gambar 3.
Desain
Alat Pirolisis
Limbah
plastik
25
dipanaskan di atas suhu leburnya untuk berubah menjadi uap. Proses
pemanasan ini bertujuan untuk mendorong terjadinya perengkahan pada
molekul polimer. Heater sebagai sumber panas pada Gambar 3.
mengonduksikan kalor melalui kawat yang dikontakkan langsung pada
reaktor pirolisis. Besarnya kalor yang dapat ditransfer dapat diatur
melalui temperatur controller yang terdapat pada heater dalam
penelitian ini yaitu suhu 500°C.
Sistem yang digunakan adalah reaktor batch unsteady state
sehingga besarnya perubahan temperatur terhadap waktu dapat diukur
menggunakan temperature indicator yang terintegrasi dengan heater.
Jika air fuel ratio (AFR) pirolisis secara teoritis adalah nol, namun
dalam percobaan ini nilai AFR mendekati nol pada kisaran angka 0,14
yang berarti setiap 1 gram LDPE/PP membutuhkan 0,0043 mol atau
0,1365 gram O2. Hal ini untuk mendukung terjadinya proses
pembakaran parsial yang membantu kenaikan temperatur menjadi 400500°C di dalam reaktor pirolisis. Pada akhirnya, gas O 2 akan habis
bereaksi sehingga nilai AFR menjadi nol seutuhnya dan proses
cracking menjadi optimal.
Gas hasil pirolisis dialirkan menuju kondensor, namun terlebih
dahulu melewati kawat strimin stainless berukur 120 mesh yang berisi
katalis dalam hal zeolit alam aktif. Kawat strimin diselipkan di dalam
rongga pipa yang menghubungkan reaktor dan kondensor. Hal ini
bertujuan agar kontak antara gas dan katalis lebih optimal. Setelah itu,
gas masuk ke dalam kondensor untuk dikondensasi sehingga gas hasil
cracking yang dikatalis dapat diembunkan dari fase gas ke fase cair.
Tetesan-tetesan minyak di ujung pipa ditampung di dalam wadah sesuai
yang tertera pada Gambar 3.
Adapun asumsi-asumsi yang digunakan pada percobaan ini antara
lain adalah reaktor pirolisis berlangsung secara adiabatis sehingga tidak
ada kalor yang terbuang ke lingkungan, melainkan dipakai sepenuhnya
untuk proses pembakaran parsial dan perengkahan LDPE/PP. Gas O2
dianggap habis bereaksi selama pembakaran parsial yang mendukung
kenaikan temperatur menjadi 400-500°C untuk proses pirolisis.
26
2.
Hubungan Kenaikan Temperatur terhadap Waktu Pirolisis tanpa Katalis
Proses
pirolisis
100 gram plastik
yang
dilakukan
tanpa
menggunakan katalis diamati perubahan suhu reaktornya terhadap
waktu pengamatan. Konsep proses pirolisis pada percobaan ini
menggunakan bantuan pembakaran parsial (partial combustion) oleh
udara yang tersusun atas 21% O2 dan 79% N2. Gambar 4.3. di bawah ini
berupa grafik yang mengintrepretasikan data-data pengamatan.
12
Suhu ( ᵒC)
10
8
6
4
2
0
0
30
60
90
120
150
Waktu (menit)
Gambar 4. Grafik Kenaikan Suhu Reaktor terhadap Waktu Pirolisis
Tanpa Katalis Pada Suhu 500 ᵒC
Grafik tersebut menunjukkan kemampuan proses pembakaran
parsial yang dapat berperan dalam mempercepat kenaikan suhu pada
reaktor pirolisis sehingga mencapai suhu yang ditargetkan yaitu 500°C.
Hal ini sangat signifikan karena kurang lebih pada menit ke-45,
pembakaran pirolisis bahkan telah dapat mencapai suhu 500°C sesuai
yang ditargetkan. Tidak hanya itu, kecenderungan sistem dalam
mempertahankan suhu di sekitar 500°C yang telah diperoleh pun cukup
baik terhitung di menit ke-45 sesuai grafik pada Gambar 4.
3.
Hubungan Kenaikan Temperatur terhadap Waktu Pirolisis dengan Katalis
Adapun kenaikan temperatur pada reaktor pirolisis menggunakan
katalis diinterpretasikan melalui grafik pada Gambar 5. dibawah ini.
27
12
Suhu ( ᵒC)
10
8
6
4
2
0
0
30
60
90
120
150
Waktu (menit)
Gambar 5. Grafik Kenaikan Suhu Reaktor terhadap Waktu
Pirolisis Menggunakan Katalis Pada Suhu 500 ᵒC
Berdasarkan grafik tersebut, proses pirolisis dengan katalis yang
menggunakan pembakaran parsial memiliki data-data eksperimen yang
tidak berbeda jauh dengan proses pirolisis tanpa katalis yang telah
mencapai suhu 500°C pada menit ke-45. Hanya saja di 30 menit
pertama, suhu reaktor dengan katalis memiliki laju kenaikan suhu yang
lebih tinggi dibanding reaktor tanpa katalis. Jika dianalisis dari
kecenderungan mempertahankan suhu di 500°C, reaktor pirolisis
dengan katalis juga tergolong cukup baik.
Dari dua pengujian di atas, proses pembakaran parsial dapat
dilakukan untuk mendukung kenaikan temperatur reaktor pada reaksi
pirolisis. Penggunaan pembakaran parsial tentunya lebih ekonomis
karena adanya pendukung kenaikan suhu reaktor yang besarnya dapat
didekati
dengan
persamaan
kesetimbangan
energi
hukum
I
termodinamika keadaan adiabatis sebagai asumsi. Dalam penelitian ini,
diharapkan hasil pirolisis berupa minyak dengan jumlah banyak dan
28
sisa padatan dan gas dengan jumlah sedikit. Sisa padatan dengan jumlah
sedikit menunjukkan bahwa polimer yang terkandung dalam plastik
telah terbakar dan ter-depolimerisasi dengan baik. Hasil gas yang
sedikit menunjukkan bahwa hasil pembakaran telah terkondensasi
dengan baik pula.
Analisis Yield Minyak Proses Pirolisis Tanpa Katalis Zeolit
Analisis yield minyak yang diperoleh pada reaksi pirolisis tanpa
katalis diinterpretasi dalam bentuk grafik pada Gambar 6.
YIeld Minyak
4.
0.18
0.16
0.14
0.12
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
0
30
60
90
120
150
Waktu (menit)
Gambar 6. Yield Produk Minyak Terhadap Waktu Pirolisis
Tanpa Katalis
Berdasarkan grafik pada gambar 4.3, sebanyak 100 gram LDPE/PP
dipirolisis pada selang waktu 150 menit untuk diamati yield yang
diperoleh. Hasilnya diperoleh yield minyak sebesar 0,0939 atau setara
dengan 9,39 gram. Jika densitas minyak hasil analisis adalah 0,8399
gr/cm3, maka diperoleh minyak sebanyak 11,18 mL dalam 100 gram
plastik LDPE/PP. Hasil yang diperoleh tentunya tidak sebanyak dengan
proses pirolisis dengan menggunakan katalis zeolit yang lebih efisien
29
dalam mengarahkan reaksi pembentukan minyak bahan bakar alternatif
seperti yang tertera dalam grafik pada Gambar 6.
Analisis Yield Minyak Proses Pirolisis Menggunakan Katalis Zeolit
12
10
YIeld Minyak
5.
8
6
4
2
0
0
30
60
90
120
150
Waktu (menit)
Analisis yield minyak yang diperoleh pada reaksi pirolisis dengan
katalis diinterpretasi dalam bentuk grafik pada Gambar 7.
G
Gambar 7. Yield Produk Minyak Terhadap Waktu Pirolisis
Dengan Katalis
Sebanyak 100 gram LDPE/PP dipirolisis selama 150 menit.
Pengamatan dilakukan terhadap perolehan yield minyak sepanjang
waktu pirolisis berlangsung dan ditemukan tetesan pertama muncul
pada menit ke-40 hasil dari proses kondensasi. Pada menit ke-150, yield
minyak yang diperoleh adalah sebesar 0,1583 atau setara dengan 15,83
gram minyak. Jika massa jenis minyak 0,8399 gr/cm3 yang didasari atas
uji densitas, maka volume minyak yang diperoleh sebesar 18,85 mL
untuk 100 gram LDPE/PP. Intensitas minyak yang diperoleh sangat
dipengaruhi oleh jenis, ukuran, dan keadaan katalisator yang digunakan,
serta lama waktu pirolisis berlangsung. Katalisator yang berukuran
halus memiliki luasan bidang kontak yang baik. Adanya zat pengotor
pada katalis dapat menghalangi medan kontak katalis dengan molekul
30
yang dikatalisis. Perpaduan antara logam dan zeolit dapat meningkatkan
efektivitas katalitik pada reaksi pirolisis yang perpaduannya dilakukan
dengan proses kalsinasi dan impregnasi. Salah satunya adalah
kombinasi Zeolit alam aktif dan logam Kromium membentuk katalis
Cr/ZAA (Zeolit alam aktif).
Dari dua hasil pengujian di atas, penggunaan katalis dalam reaksi
pirolisis terbukti efisien dalam menghasilkan kuantitas minyak bahan
bakar alternatif yang lebih banyak dibanding tanpa menggunakan
katalis.
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1. Laju kenaikan temperature pada proses pirolisis yang menggunakan katalis
lebih cepat dibanding tanpa katalis pada 30 menit pertama, namun secara
keseluruhan perbedaan tidak signifikan
2. Proses pirolisis dengan katalis menghasilkan yield minyak yang lebih
besar yaitu 0,1583 dibanding tanpa katalis yaitu 0,0939 sehingga katalis
sangat membantu menaikkan yield proses pirolisis
3. Pembakaran parsial dapat membantu menaikkan temperatur menjadi
500ºC untuk proses pirolisis dengan air fuel ratio (pebandingan massa)
0,14 untuk 1 gram LDPE/PP
4. Besar specific gravity dan viskositas minyak hasil pirolisis dengan katalis
lebih rendah yaitu 0, 8399 dan 1,312 dibandingkan tanpa katalis yaitu
0,8664 dan 2,582. Semakin rendah specific gravity dan viskositas suatu
minyak, maka kualitas minyak bahan bakar akan semakin baik
5. Panas knalpot dapat meningkat terhadap waktu dan banyak putaran mesin
kendaraan sehingga mendukung suplai panas untuk proses pirolisis yang
memanfaatkan pembakaran parsial
31
6. Desain alat pirolisis terintegrasi dengan kendaraan bermotor dapat
menghasilkan bahan bakar alternatif dengan bantuan katalisator, salah
satunya Cr/ZAA yaitu kombinasi chromium-activated natural zeolite.
5.2. Saran
1. Desain alat pirolisis harus anti-korosi atau memiliki tingkat korosivitas
yang rendah (corrosion allowance) sehingga tidak mempengaruhi proses
pirolisis maupun kualitas produk yang dihasilkan
2. Limbah plastik yang digunakan sebaiknya berwarna putih agar hasil
minyak yang diperoleh memiliki banyak fraksi ringan khususnya bensin
karena plastik berwarna hitam banyak menghasilkan lilin yang merupakan
fraksi berat.
3. Perlunya jok tambahan khususnya pada sepeda motor sebagai penampung
alat pirolisis
32
MESIN KENDARAAN TERINTEGRASI PIROLISIS UNTUK
KONVERSI LIMBAH PLASTIK MENJADI BAHAN BAKAR
ALTERNATIF MENGGUNAKAN GAS BUANG KNALPOT KENDARAAN
DAN KATALIS Cr/ZAA
Disusun Oleh :
Ketua
: Herman Amrullah (14/369649/TK/42651) Angkatan 2014
Anggota
: Aditya Whisnu Heryudhanto
(14/367120/TK/42360)
Angkatan 2014
Naufal Muflih Ramadhon
(14/367061/TK/42313)
Angkatan 2014
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2016
LEMBAR PENGESAHAN
1.
Judul Kegiatan
: Mesin Kendaraan Terintegrasi
Pirolisis Untuk Konversi Limbah
Plastik Menjadi Bahan Bakar
Alternatif Menggunakan Gas Buang
Knalpot Kendaraan dan Katalis
Cr/ZAA
2.
Nama Tim
3.
Ketua Tim
:
a. Nama Lengkap
: Herman Amrullah
b. NIM
: 14/369649/TK/42651
c. Jurusan
: Teknik Kimia
d. Universitas
: Universitas Gadjah Mada
e. Alamat Rumah dan No Tel./HP
: Jalan Kalimantan C-21A,
Kentungan, Mlati, Sleman, DI
Yogyakarta / +6285652007216
f. Alamat E-mail
4.
: [email protected]
Anggota Kelompok 1
a. Nama Lengkap
: Aditya Whisnu Heryudhanto
b. NIM
: 14/367120/TK/42360
c. Jurusan
: Teknik Kimia
d. Universitas
: Universitas Gadjah Mada
e. Alamat Rumah dan No Tel./HP
: Perum. Bojong Depok Baru 2, Jl.
Ciliwung 2 Blok ED/12A, Cibinong,
Bogor / +628561446329
f. Alamat E-mail
5.
: [email protected]
Anggota Kelompok 2
a. Nama Lengkap
: Naufal Muflih Romadhon
b. NIM
: 14/367061/TK/42303
c. Jurusan
: Teknik Kimia
d. Universitas
: Universitas Gadjah Mada
2
e. Alamat Rumah dan No Tel./HP
: Perum. Dosen UNTAD Blok C9
No.18, Palu / +6282137918245
f. Alamat E-mail
6.
: [email protected]
Dosen Pembimbing
a. Nama Lengkap dan Gelar
: Rochim Bakti Cahyono, S.T.,
M.Sc., Ph.D.
b. NIP
: 198311302009121004
c. Alamat Rumah dan No Tel./HP
: Perum Nogosaren Kidul Nomor 3,
Negotirto, Kec. Gamping,
Sleman / +6281393696232
Yogyakarta, 11 Oktober 2016
Menyetujui,
Dosen Pembimbing,
Ketua Kelompok,
Rochim Bakti Cahyono, S.T., M.Sc., Ph.D.
Herman Amrullah
NIP : 198311302009121004
NIM : 14/369649/TK/42651
Mengetahui,
Ketua Jurusan,
Ir muslikhin
NIP 19650918 199103 1 002
3
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini ;
Nama Tim
:
Nama Ketua
: Herman Amrullah
Tempat, Tanggal Lahir
: Balikpapan, 26 Juli 1996
Jurusan/Fakultas
: Teknik Kimia/Teknik
Universitas
: Universitas Gadjah Mada
Nama Anggota 1
: Aditya Whisnu Heryudhanto
Tempat, Tanggal Lahir
: Sleman, 9 Oktober 1996
Jurusan/Fakultas
: Teknik Kimia/Teknik
Universitas
: Universitas Gadjah Mada
Nama Anggota 2
: Aditya Whisnu Heryudhanto
Tempat, Tanggal Lahir
: Ujung Pandang, 14 Januari 1997
Jurusan/Fakultas
: Teknik Kimia/Teknik
Universitas
: Universitas Gadjah Mada
Dengan ini menyatakan bahwa karya tulis dengan judul, Mesin Kendaraan
Terintegrasi Pirolisis Untuk Konversi Limbah Plastik Menjadi Bahan Bakar
Alternatif Menggunakan Gas Buang Knalpot Kendaraan dan Katalis Cr/ZAA
adalah benar-benar karya sendiri dan bukan merupakan plagiat atau saduran dari
karya tulis orang lain. Apabila dikemudian hari pernyataan ini tidak benar maka
saya bersedia menerima sanksi yang ditetapkan oleh panitia IEPC 2016 berupa
diskualifikasi dari kompetisi.
Demikian surat ini dibuat dengan sebenar-benarnya, untuk dapat
dipergunakan sebagaimana mestinya.
Yogyakarta, 11 Oktober 2016
Herman Amrullah
NIM : 14/369649/TK/42651
4
KATA PENGANTAR
5
LIST OF CONTAIN
Title’s Page.................................................................................................... i
Abstract......................................................................................................... ii
List Of Contain.............................................................................................. iii
CHAPTER 1 PRELIMINARY..................................................................... 1
Background...................................................................................... 1
Problems.......................................................................................... 4
Writing’s Goals............................................................................... 4
Writing’s Benefits........................................................................... 5
Systematical Writing....................................................................... 5
Chapter 1 Preliminary........................................................
5
Chapter 2 Literature...........................................................
5
Chapter 3 Research Method...............................................
5
Chapter 4 Result And Research........................................
5
Bibliography.....................................................................
6
CHAPTER 2 LITERATURE.....................................................................
6
Polypropylene (PP).......................................................................
6
Low Density Polyethylene (LDPE) .............................................
7
Pyrolysis Process..........................................................................
8
Partial Combustion And Aspects Of Thermodynamics...............
8
The Catalyst Activity In Pyrolysis Process..................................
10
Catalyst Effectiveness Of Nio/Γ-Al2o3 And Cr/ZAA
(Active Natural Zeolite).......................................................
12
6
The Identification of Fuel’s Product.............................................
13
Heat Of Exhaust Muffler..............................................................
14
CHAPTER 3 RESEARCH METHOD......................................................
15
Writing Approach..........................................................................
15
Sources..........................................................................................
16
Objectives......................................................................................
16
Writing’s Step................................................................................
14
Materials............................................................................
16
Instruments........................................................................
17
Research Procedure...........................................................
17
CHAPTER 4 RESULT AND RESEARCH......................................
19
Result.............................................................................................. 19
Partial Combustion Testing...............................................
19
Oil Yield Of Pyrolysis.......................................................
20
The Oil Analysis Of Pyrolysis Reaction...........................
22
Heat Transfer Of The Exhaust Gas...................................
22
Information........................................................................
22
Discussion....................................................................................... 23
Design And Mechanism Of Pyrolysis Tools......................
23
Analysis Of Partial Combustion In Pyrolysis Reactor.......
24
The Relation Of Temperature Increase To Pyrolysis
Time Without Catalyst........................................................
27
The Relation Of Temperature Increase To Pyrolysis
Time With Catalyst.............................................................
28
7
Synthesis Analysis Of Cr/ZAA Catalyst............................. 29
Oil Yield Analysis Pyrolysis Process.................................. 30
Oil Analysis From Pyrolysis Result.................................... 32
The Design Of The Pyrolysis Reactor On Motor
Vehicles............................................................................... 33
BIBLIOGRAPGY...............................................................................
37
LIST OF TABLES.................................................................................
38
LIST OF FIGURES...............................................................................
39
ATTACHMENTS.................................................................................
41
8
LIST OF TABLES
Table 1. Domestic Waste Composition (Damanhuri and Padmi, 2010).........
2
Table 2. Temperature Increase on Exhaust (Meriyanto, 2013) .......................
3
Table 3. Oil Reforming Result and Polypropylene Plastic Pyrolysis Result
with the NiO/γ-Al2O3 Catalyst (Nugraha, 2013)...............................
13
Table 4. Food Container Test Based on Mileage (Thamrin and Hadi,
2013)..................................................................................................
15
Table 5. Correlation Between Temperature Rising with The Time of
Pyrolysis Reaction Without Catalyst.................................................
19
Table 6. Correlation Between Temperature Rising with The Time of
Pyrolysis Reaction Using Catalyst.....................................................
20
Table 7. Correlation Between Oil Yield with The Time Without Catalyst......
20
Table 8. Correlation Between Oil Yield with The Time Using Catalyst.........
21
Table 9. Oil Analysis of Pyrolysis Reaction...................................................
22
Table 10. Rate of Heat Transfer of The Exhaust Gas Base on Engine
Rotation (Thamrin and Hadi, 2013)................................................... 22
Table 11. Specific Gravity of Several Oil Types............................................. 32
LIST OF FIGURES
Figure 1. Garbage Dump..................................................................................
1
9
Figure 2. Composition of Waste in Piyungan’s Landfill Yogyakarta
(Syamsiro, 2015).............................................................................
2
Figure 3. Polypropylene Structure...................................................................
6
Figure 4. Product of Polypropylene..................................................................
6
Figure 5. Low Density Polyethylene Structure................................................
7
Figure 6. The Illustration of Pyrolysis Reactor................................................
8
Figure 7. Balance Equilibrium Pyrolysis Reactor............................................
9
Figure 8. Calorific Value Comparison of Different Types of Material...........
10
Figure 9. Thermal Cracking Chromatogram Analysis
(Andarini and Purwo, 2013)............................................................
11
Figure 10. Chromatogram Cracking Chromatogram Analysis........................
11
Figure 11. Pyrolysis Combination and Catalytic Reforming Plastic Trash
(Syamsiro et al., 2014).....................................................................
12
Figure 12. Design of Pyrolysis Tools...............................................................
23
Figure 13. Combustion Reaction Scheme Polypropylene / LDPE...................
24
Figure 14. Pyrolysis Tube.................................................................................
27
Figure 15. Reactor Temperature Increase Graph against Pyrolysis Time without
Catalyst at The Temperature 500 ᵒC................................................
28
Figure 16. Reactor Temperature Increase Graph against Pyrolysis Time
Using Catalyst at Temperature of 500°C........................................
29
Figure 17. Oil Product Yield to Pyrolysis Time without Catalyst...................
30
Figure 18. Oil Yield Product to Pyrolysis Time with Catalyst.........................
31
Figure 19. The Design of Pyrolysis Reactor in Vehicle...................................
Figure 20. The Volume of Pyrolysis Reactor Design of The Vehicle Engine..
Figure 21.The Rate of Heat Transfer of The Exhausted Gas Based on the
Engine Rotation ( Thamrin and Hadi, 2013)...................................
33
35
36
10
MESIN KENDARAAN TERINTEGRASI PIROLISIS UNTUK
KONVERSI LIMBAH PLASTIK MENJADI BAHAN BAKAR
ALTERNATIF MENGGUNAKAN GAS BUANG KNALPOT KENDARAAN
DAN KATALIS Cr/ZAA
Herman Amrullah, Aditya Whisnu Heryudhanto, Naufal Muflih Ramadhon, dan
Rochim Bakti Cahyono S.T., M.Sc., D.Eng.
11
Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada,
Yogyakarta
Konsumsi berlebih terhadap plastik berdampak besar terhadap kerusakan
lingkungan. Plastik sulit terdegradasi (non-biodegradable) karena senyawa
penyusunnya yang tidak berasal dari senyawa biologis. Proses penguraiannya
membutuhkan waktu 100 hingga 500 tahun agar terdekomposisi. Alhasil,
konsumsi plastik secara berlebih dapat mencemari tanah, air laut, hingga udara
hasil pembakarannya yang mengeluarkan gas beracun berupa dioxin dan furan
(karsinogenik). Bukan hanya di darat, bahkan sekitar 80% sampah di lautan
berasal dari daratan dengan hampir 90 % diantaranya adalah plastik yang
menyebabkan kerusakan ekosistem laut. Salah satu upaya pemanfaatan limbah
plastik adalah dengan mengonversinya menjadi bahan bakar alternatif pada
kendaraan bermotor yang komponen mesinnya terintegrasi langsung dengan
proses pirolisis sehingga terbentuk kendaraan yang dapat menghasilkan bahan
bakarnya sendiri. Proses pirolisis yaitu proses degradasi termal bahan-bahan
polimer (cracking) seperti plastik maupun material organik dengan pemanasan
tanpa melibatkan oksigen di dalamnya sehingga umpan terkonversi menjadi
produk yang lebih ringan dengan bantuan katalis Cr/ZAA (Zeolit alam aktif).
Katalis zeolit alam diaktivasi menggunakan metode kalsinasi dan diimpregnasi
dengan logam Kromium sehingga katalis yang dihasilkan dapat meningkatkan
laju reaksi serta mengarahkan reaksi pembentukan produk bahan bakar alternatif.
Limbah plastik dimasukkan ke dalam reaktor pirolisis untuk dipanaskan hingga
temperatur 400-500°C pada titik lelehnya mengunakan panas gas buang knalpot
yang dialirkan ke reaktor pirolisis melalui pipa penghubung. Gas buang knalpot
mempunyai suhu sekitar 250°C sehingga dibutuhkan metode pembakaran parsial
untuk menaikkan ke suhu yang dibutuhkan. Pembakaran parsial dapat dilakukan
dengan pendekatan teorema kesetimbangan energi hukum I termodinamika yang
menaikkan suhu sistem dari 250°C hingga suhu 400°C dengan konsumsi limbah
plastik sebesar 100 gram. Proses pendinginan oleh kondensor dilakukan agar gas
hasil pemanasan mengalami kondensasi dan membentuk cairan yang nantinya
menjadi bahan bakar alternatif untuk langsung dialirkan ke dalam tangki bahan
bakar.
Kata Kunci : limbah plastik, pirolisis, katalis Cr/ZAA, gas buang knalpot, bahan
bakar, kendaraan bermotor.
BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
12
Konsumsi berlebih terhadap plastik berdampak besar terhadap
kerusakan lingkungan. Plastik sulit terdegradasi (non-biodegradable) karena
senyawa penyusunnya yang tidak berasal dari senyawa biologis. Proses
penguraiannya
membutuhkan waktu 100 hingga 500 tahun agar
terdekomposisi. Alhasil, konsumsi plastik secara berlebih tentu dapat
mencemari tanah, air laut, hingga udara hasil pembakarannya yang
mengeluarkan gas beracun berupa dioxin dan furan (karsinogenik). Bukan
hanya di darat, bahkan sekitar 80% sampah di lautan berasal dari daratan
dengan hampir 90 % diantaranya adalah plastik.
Secara garis besarnya, penggolongan sampah khususnya di Indonesia
terdiri atas sampah organik atau sampah basah dan sampah anorganik atau
sampah kering. Sampah organik terdiri atas daun-daunan, kayu, kertas,
tulang, sisa-sisa makanan ternak, sayur, buah, dan lain-lain, sedangkan
sampah anorganik terdiri atas kaleng, plastik, besi, logam-logam lainnya,
gelas, dan mika. Jika ditinjau dari sumber sampah, pemerintah kota di
Indonesia mengelompokkan sampah menjadi beberapa kelompok, yaitu
sampah rumah tangga (sampah domestik), sampah daerah komersial,
sampah perkantoran, sampah dari jalan atau tempat umum, dan sampah
industri atau rumah sakit. Adapun tipikal komposisi sampah kota di
beberapa tempat di dunia umumnya digambarkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 1. Komposisi Sampah di TPA Piyungan (Syamsiro, 2015)
Dari diagram di atas, terlihat bahwa plastik masih menjadi bahan
yang sering digunakan oleh masyarakat terkhusus di daerah perkotaan.
Khususnya pada diagram tersebut menunjukkan bahwa plastik menjadi yang
terbanyak dari jenis sampah anorganik.
13
Untuk menanggulangi sampah plastik di Indonesia, akhir-akhir ini
pemerintah mulai memberlakukan kantong plastik berbayar Rp 200 di
pasar-pasar modern di Indonesia. Peraturan ini memiliki tujuan yang baik,
yaitu untuk menekan pemakaian plastik di masyarakat, akan tetapi dengan
harga yang murah pasti masyarakat akan tetap menggunakan plastik karena
dinilai lebih praktis. Selain itu, pemerintah dan organisasi-organisasi
lingkungan di Indonesia juga menggencarkan program daur ulang sampah,
akan tetapi meskipun sampah di daur ulang pada akhirnya akan
menghasilkan sampah pula sehingga dibutuhkan suatu cara yang lebih
efektif agar dapat mengurangi limbah plastik bahkan menambah nilai
manfaatnya bagi masyarakat. Umumnya plastik berasal dari produk turunan
minyak bumi dan memiliki struktur rantai karbon yang panjang. Akibat dari
plastik yang membutuhkan waktu yang sangat lama agar terurai secara
alami, maka diperlukan solusi yang tepat dengan mengolah limbah plastik
menjadi sesuatu yang bermanfaat, salah satunya sebagai bahan bakar
alternatif. Plastik dapat diubah menjadi bahan bakar alternatif dengan
menggunakan reaksi pirolisis, yaitu proses degradasi termal bahan plastik
dengan pemanasan tanpa melibatkan oksigen. Pada proses ini, rantai
panjang hidrokarbon akan terpotong menjadi rantai pendek. Dengan bantuan
katalis, maka dapat mempercepat proses dan mengarahkan (cracking) reaksi
membentuk suatu molekul berupa rantai hidrokarbon penyusun bahan bakar
alternatif pengganti bensin. Kondensasi dilakukan untuk mengubah fasa gas
membentuk cairan. Cairan yang dihasilkan dapat berupa bahan bakar
alternatif pengganti bensin. Panas dari gas buang sisa pembakaran
kendaraan masih memiliki temperatur yang cukup tinggi. Sumber panas ini
biasanya langsung dibuang melalui knalpot ke udara bebas. Panas dari gas
buang ini dapat dimanfaatkan kembali untuk sumber panas reaksi pirolisis.
Berdasarkan pada studi yang dilakukan Meriyanto (2013) mengenai gas
buang kendaran bermotor, temperatur gas dapat mencapai suhu 250°C. Hal
tersebut ditunjukkan oleh tabel di bawah ini.
Tabel 1. Kenaikan Temperatur pada Knalpot (Meriyanto, 2013)
14
Berdasarkan data-data tersebut, Suhu 250°C pada knalpot dapat
digunakan untuk pembakaran parsial limbah plastik dengan tujuan
menaikkan panas reaksi mencapai 400°C sebagai temperatur perengkahan
dalam proses pirolisis. Oleh karena itu, tempat reaksi pirolisis dalam
penelitian ini terintegrasi dengan mesin kendaraan bermotor sehingga
terbentuk konsep mesin kendaraan yang dapat menghasilkan bahan
bakarnya sendiri.
1.2. Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah yang akan dibahas pada penelitian ini adalah
sebagai berikut :
1.
Bagaimana proses pembuatan katalisator untuk reaksi pirolisis plastik
serta bagaimanakah proses aktivasi yang dilakukan agar katalisator
dapat bekerja secara optimal
2.
Bagaimana cara membuktikan proses pembakaran parsial pada
temperatur 250°C dapat digunakan untuk menaikkan temperatur sistem
ke suhu 400°C sehingga terjadi proses perengkahan (cracking) rantai
hidrokarbon plastik
3.
Bagaimana cara menguji kemiripan sifat antara bahan bakar yang
diperoleh pada reaksi pirolisis terhadap berbagai jenis bahan bakar
kendaran bermotor
4.
Bagaimana rancangan kendaraan bermotor terintegrasi dengan proses
pirolisis yang dapat menghasilkan bahan bakarnya sendiri
1.3. Tujuan Penelitian
15
Adapun tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Untuk memanfaatkan limbah plastik menjadi bahan bakar alternatif pada
kendaraan bermotor
2. Untuk mengetahui pembuatan dan proses pengaktifan katalisator
Cr/Zeolit pada reaksi pirolisis plastik
3. Untuk
mengetahui
mekanisme
reaksi
pirolisis
plastik
dengan
menggunakan katalis Cr/Zeolit
4. Untuk mengetahui rancangan kendaraan bermotor terintegrasi dengan
proses pirolisis yang dapat menghasilkan bahan bakarnya sendiri
1.4.
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Sebagai salah satu solusi penanganan limbah plastik
2. Sebagai referensi pembuatan dan aktivasi katalisator Cr/Zeolit pada
reaksi pirolisis plastik
3. Sebagai referensi pembuatan bahan bakar alternatif menggunakan reaksi
pirolisis pada plastik
4. Sebagai referensi rancangan kendaraan bermotor terintegrasi dengan
proses pirolisis yang dapat menghasilkan bahan bakarnya sendiri
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. PolyPropylene (PP) dan Low Density Polyethylene (LDPE)
Plastik merupakan polimer bercabang atau linier yang terdiri atas
berbagai jenis, dua diantaranya adalah LDPE dan Polypropylene (PP).
Polypropylene ialah salah satu jenis plastik yang sifatnya termoplastik, yaitu
dapat kembali ke bentuk aslinya melalui pemanasan, mudah diolah dan
dibentuk menjadi film, fiber, atau kemasan (packaging). Adapun contoh dari
polypropylene adalah karung, tali, botol minuman, serat, bak air, insulator,
kursi plastik, dan permadani. Jenis ini adalah pilihan terbaik untuk bahan
plastik, terutama untuk yang berhubungan dengan penyimpanan makanan
dan minuman. Karakteristik botol transparan dan berawan, tidak jernih tapi
16
tembus cahaya, lebih kuat dan ringan dengan daya tembus uap yang rendah,
cukup stabil dengan suhu tinggi, dan sifatnya yang mengkilap. Keras namun
fleksibel dan melunak pada suhu 140°C.
LDPE adalah salah satu jenis plastik yang sering dijumpai di
lingkungan sekitar yaitu dalam bentuk kantong kresek sehingga sangat
potensial untuk dimanfaatkan dalam proses pirolisis demi meminimalisir
keberadaan jutaan kantong kresek setiap harinya. Sifat mekanis jenis plastik
LDPE adalah kuat, agak tembus cahaya, fleksibel dan permukaan agak
berlemak. Pada suhu di bawah 60 OC sangat resisten terhadap senyawa
kimia, daya proteksi terhadap uap air tergolong baik, akan tetapi kurang
baik bagi gas-gas yang lain seperti oksigen. Rumus molekulnya adalah (CH2- CH2-)n. LDPE (low density polyethylene) biasa dipakai untuk tempat
makanan, plastik kemasan, dan botol-botol yang lembek (Putra dan
Trihadiningrum, 2011). Walaupun baik untuk tempat makanan, barang
berbahan LDPE ini sulit untuk
dihancurkan. Salah satu keistimewaan
LDPE adalah ketahanan terhadap korosi, sifat isolasinya baik, tidak terasa
dan harganya murah (0,55-0,63) US dollar/lb.
2.2.
Proses Pirolisis
Pirolisis adalah proses degradasi termal bahan-bahan polimer seperti
plastik maupun material organik seperti biomassa dengan pemanasan tanpa
melibatkan oksigen di dalamnya. Dalam proses pirolisis, komponen organik
dalam bahan dapat menghasilkan produk cair dan gas yang dapat berguna
sebagai bahan bakar atau sumber bahan kimia. Teknologi pirolisis dapat
dikatakan ramah lingkungan karena produk samping yang diperoleh ialah
H2O dan CO2 yang merupakan gas non toksik. Produk pirolisis
menghasilkan senyawa-senyawa hidrokarbon mulai dari C1 hingga C4 dan
senyawa rantai panjang yaitu parafin dan olefin.
Pada proses pirolisis, terdapat proses cracking yaitu terkonversinya
umpan menjadi produk yang lebih ringan dengan bantuan katalis. Produk
dari pirolisis terdiri dari fraksi gas, cair, dan residu padatan (Buekens dan
Huang, 1998). Pada temperatur 400-500°C berdasarkan penelitian Andarini
17
dan Purwo (2013) bahwa plastik akan meleleh dan kemudian berubah
menjadi gas. Pada saat proses tersebut, rantai panjang hidrokarbon akan
terpotong menjadi rantai pendek. Selanjutnya proses pendinginan dilakukan
pada gas tersebut sehingga akan mengalami kondensasi dan membentuk
cairan. Cairan inilah yang nantinya menjadi bahan bakar, baik berupa bensin
maupun bahan bakar diesel.
2.3.
Pembakaran Parsial dan Aspek Termodinamika
Proses pirolisis membutuhkan temperatur yang tinggi yaitu pada
rentang suhu 400-500°C. Suhu tersebut dapat dicapai dengan memanfaatkan
kalor sensibel dari pembakaran parsial plastik PP dan LDPE. Pembakaran
parsial yang digunakan adalah pembakaran secara tidak langsung yang
memanfaatkan panas (heat) dari ignition source. Banyaknya kalor yang
diperoleh dianalisis menggunakan konsep neraca panas atau kesetimbangan
energi berdasarkan penerapan hukum I termodinamika. Perubahan energi
potensial dan energi kinetik dapat diabaikan sehingga kesetimbangan energi
dari reaksi pembakaran dapat dinyatakan dengan persamaan berikut :
Q - W = ∆H
Q – W = Hout – Hin
Proses pirolisis membutuhkan temperatur yang tinggi sehingga
dibutuhkan kalor yang optimum dengan menganggap sistem dalam keadaan
adiabatis maka :
Hout = Hin
Nilai hin dan hout untuk tiap unit massanya adalah :
hin = hout =
∑ n i( h´f + h´T −h´ref )
Nilai h merupakan fungsi temperatur atau h = f (T) sehingga
menggunakan analisis perhitungan persamaan kesetimbangan energi dapat
diperoleh besarnya suhu pada hasil akhir proses pembakaran parsial
(Priambodo, 2008). Besarnya temperatur akhir pembakaran parsial yang
dapat memenuhi kelangsungan reaksi pirolisis yaitu di interval 400°C500°C sehingga pengaturan jumlah molekul LDPE dan Polyprophylene
18
dapat dioptimalkan dengan mengatur ukuran reaktor pirolisis yang
terintegrasi pada mesin kendaraan bermotor.
Mudara
Hudara
Mbb
Hbb
M’bb
Reaktor
H’bb
M’udara
H’udara
Gambar 2. Neraca Kesetimbangan Reaktor Pirolisis
2.4. Cr/ZAA (Zeolit Alam Aktif)
Katalis memegang peran penting dalam distribusi produk minyak, gas,
dan residu dari hasil pirolisis limbah plastik. Selain sebagai penurun energi
aktivasi yang mempercepat reaksi, katalisator juga dapat mengarahkan arah
dari reaksi yang terjadi yang berujung pada distibusi molekul penyusun
produknya. Secara umum, katalis heterogen merupakan pilihan yang lebih
baik dibanding katalis homogen karena kemudahan dalam pemisahan dan
mendapatkannya kembali dari dalam reaktor (Aguado, dkk. dalam
Syamsiro, 2015).
Katalis Cr/Zeolit alam yang mudah diperoleh, terlebih dengan
murahnya harga zeolit alam yang terjual di pasaran. Hal ini sangat
mendukung kemajuan perkembangan energi alternatif di kalangan
masyarakat awam karena harga yang terjangkau.
Zeolit merupakan kelompok mineral alumina silika terhidrasi dan
mempunyai kerangka struktur tiga dimensi tersusun atas unit-unit
tetrahedron (AlO4)5- dan (SiO4)4- yang saling berikatan melalui atom
oksigen, membentuk pori-pori dengan ukuran pori antara 2 sampai 8 Ǻ
tergantung pada jenis mineralnya. Pada struktur zeolit Si4+ dapat diganti
dengan Al3+ sehingga terbentuk muatan berlebih pada Al. Hal ini
19
mengakibatkan struktur zeolit kelebihan muatan negatif. Untuk menetralkan
muatan negatif kerangka zeolit, zeolit mengikat kation-kation seperti Na+,
K+, Ca2+, Sr2+ atau Cr2+ (Susanti dan Pandjaitan, 2010 dalam Irvantino,
2013).
2.5.
Kalor Gas Buang Knalpot
Perpindahan kalor secara konduksi adalah proses perpindahan panas
dari yang bersuhu tinggi ke yang bersuhu lebih rendah yang bersinggungan
secara langsung. Menurut Holman, besarnya laju perpindahan kalor (q):
q k=
k.A
(T panas−T dingin)
∆x
Laju perpindahan kalor konveksi antar suatu permukaan dengan fluida
dapat dihitung dengan hubungan sebagai berikut :
0
T w −T ¿
q c =h . A . ¿
Panas dalam knalpot standart Suzuki Sky Drive 125 mencapai rata-rata
panas 250°C pada putaran 7000 rpm. Panas yang terbuang percuma ini coba
dimanfaatkan oleh Thamrin dan Hadi, (2013) melalui penelitiannya yang
memanfaatkan kalor gas buang kendaraan bermotor roda dua untuk
pemanas kotak makanan pada layanan pesan antar. Terdapat sebuah saluran
yang menghubungkan knalpot dan pemanas kotak penyimpanan makanan
lalu dilakukan uji temperatur berdasarkan jarak tempuh motor.
Tabel 2. Pengujian Kotak Penghangat Makanan Berdasarkan Jarak
Tempuh (Thamrin dan Hadi, 2013)
Dimana : T01 s/d T05 = suhu awal saat sebelum motor dijalankan (oC)
20
T11 s/d T15 = suhu akhir saat motor telah menempuh jarak (oC)
BAB III METODE PENULISAN
3.1
Pendekatan Penulisan
Adapun bentuk pendekatan yang digunakan di dalam penelitian ini
adalah pendekatan kuantitatif. Pendekatan kuantitatif adalah bentuk
pendekatan yang dilakukan dengan aturan-aturan mengenai logika,
kebenaran, hukum-hukum, dan prediksi. Fokus penelitian kuantitatif yaitu
sebagai proses kerja yang berlangsung secara ringkas, terbatas, dan
memilah-milah permasalahan menjadi bagian yang dapat diukur atau
dinyatakan dalam angka-angka. Hal ini bertujuan untuk menjelaskan dan
menguji hubungan antar variabel, menguji teori, dan meramalkan suatu
gejalan (mempunyai nilai prediktif).
3.2.
Cara kerja
1. Pengaktivan katalis zeolit alam
a. Tiga puluh gram zeolit alam digerus hingga berukuran 100 mesh,
lalu dicuci dengan aquadest, disaring dengan corong Buchner.
b.
Kemudian, dipanaskan dengan oven 120°C selama 2 jam;
Zeolit alam direfluks menggunakan 250 mL HCl 3M pada labu leher
tiga dengan suhu 80°C selama 1 jam sambil dilakukan pengadukan
c.
selama selang 10-15 menit;
Hasil refluks tersebut didekantasi, lalu endapan dicuci dengan
aquadest kemudian endapan dikeringkan menggunakan oven pada
d.
suhu 120°C selama 2 jam;
Zeolit alam direfluks menggunakan 250 mL (NH4)2SO4 1M pada
suhu 80°C selama 1 jam, hasil refluks didekantasi kembali untuk
memperoleh endapan, endapan dicuci menggunakan aquadest
kemudian dimasukkan ke dalam oven 120°C selama 1 jam untuk
e.
pengeringan; dan
Endapan dikalsinasi menggunakan krus porselen dengan suhu 400°C
pada muffle selama 3 jam.
21
2.
Preparasi katalis Cr/Zeolit
a. Cr(NO3)3.9H2O ditimbang sebesar 11,5 gram lalu dimasukkan ke
dalam gelas beker yang telah berisi 100 mL aquadest dan diaduk
b.
perlahan-lahan;
Tiga puluh gram padatan zeolit alam aktif (ZAA) dimasukkan ke
c.
dalam gelas beker;
Larutan Cr(NO3)3.9H2O yang telah bercampur dengan ZAA
dipanaskan pada suhu 70-80°C selama 2 jam sambil diaduk
d.
perlahan-lahan;
Larutan didekantasi untuk memperoleh endapan kemudian ZAA
e.
dikeringkan dengan oven pada suhu 120°C; dan
Endapan dikalsinasi pada suhu 400 °C selama 3 jam menggunakan
muffle.
3.
Pengujian kenaikan temperatur pembakaran parsial pada proses pirolisis
plastik LDPE
a. Potongan-potongan plastik LDPE sebanyak 1,83 gram dimasukkan
b.
ke dalam reaktor pirolisis, lalu reaktor ditutup;
Heater dihidupkan untuk memanaskan plastik LDPE pada suhu
250°C dan ditunggu hingga panas reaktor pirolisis mencapai suhu
c.
400°C ;
Jika reaktor pirolisis telah konstan pada suhu 400°C, heater
dimatikan. Lalu ditunggu hingga tabung reaktor dingin. Kemudian
d.
keadaan di dalam reaktor diperiksa;
Plastik LDPE yang masih tersisa di dalam reaktor ditimbang
e.
menggunakan neraca analitis digital; dan
Percobaan (a) hingga (d) diulang sehingga memperoleh lima data
percobaan.
4.
Pengukuran besar konversi plastik LDPE menjadi bahan bakar
menggunakan katalisator maupun tanpa katalisator dan umur katalisator
a. Potongan-potongan plastik LDPE sebanyak 300 gram dimasukkan
b.
c.
ke dalam reaktor pirolisis;
Pipa berisi katalisator disambungkan dengan pipa gas keluar reaktor;
Heater dihidupkan untuk memanaskan plastik LDPE pada suhu
400°C di dalam reaktor pirolisis, lalu ditunggu hingga diperoleh
tetesan pertama pada ujung kondensor rangkaian alat;
22
d.
Stopwatch dihidupkan untuk memperoleh sejumlah bahan bakar
e.
f.
yang didapatkan selama 60 menit;
Volume, rapat massa, dan viskositas minyak yang didapatkan diukur;
Percobaan (a) hingga (f) diulang sehingga memperoleh tiga data
g.
percobaan;
Langkah (a) hingga (f) diulang pada keadaan tanpa menggunakan
h.
katalisator; dan
Langkah (a) hingga (f) diulang dengan massa plastik sebesar 500
gram, 700 gram dan menggunakan katalisator baru.
5.
Pengukuran rapat massa minyak hasil pirolisis
a. Suhu percobaan atau suhu lingkungan diukur menggunakan
b.
termometer dan dicatat hasil pengukurannya;
Piknometer kosong ditimbang dengan neraca analitis digital dan
c.
dicatat hasil pengukurannya;
Piknometer diisi dengan aquadest hingga penuh dengan bantuan
pipet tetes, lalu ditutup hingga tidak ada udara di dalamnya,
d.
ditimbang dan dicatat hasilnya;
Aquadest dikeluarkan dari piknometer lalu piknometer dikeringkan;
e.
dan
Langkah (a) hingga (d) diulang untuk pengukuran rapat massa
minyak hasil pirolisis.
6.
Pengujian viskositas minyak hasil pirolisis
a.
Viskosimeter ostwald berdiamater 1 mm diisi dengan minyak;
b.
Viskosimeter ostwald berdiamater 0,6 mm diisi dengan aquadest;
c.
Viskosimeter dan termometer alkohol 110 ℃
dimasukkan ke
dalam waterbath, waterbath dihidupkan dan knop suhu diatur pada
thermostat agar tercapai suhu yang diinginkan yaitu 30 ℃ ;
d.
Setelah suhu 30 ℃
yang dicapai konstan, suhu yang tertera pada
termometer alkohol 110 ℃
dicatat sebagai suhu awal dan zat cair
dinaikkan lebih tinggi dari tanda paling atas pada viskosimeter
ostwald dengan menggunakan bola penghisap;
e.
Saat tanda yang diatas dilewati oleh zat cair tersebut, stopwatch
dihidupkan dan saat zat cair melewati tanda yang paling bawah,
stopwatch dimatikan. Waktu yang diperlukan oleh zat cair tersebut
23
dicatat dan suhu pada termometer alkohol 110 ℃
dicatat sebagai
suhu akhir.
f.
Langkah (a) sampai (e) diulang untuk minyak hasil pirolisis lainnya,
serta aquadest sebanyak 3 kali.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
1.
Pengujian Pembakaran Parsial (Partial Combustion) dan Yield Minyak
Hasil Pirolisis Menggunakan Katalis dan Tanpa Katalis
Tabel 3. Hubungan Kenaikan Suhu Reaktor terhadap Waktu
Pirolisis Tanpa Katalis dan Kuantitas Yield Minyak
Suhu (oC)
258
439
501
500
499
501
500
502
499
500
Waktu (Menit)
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
Yield Minyak
0
0
0,0364
0,0554
0,0697
0,0788
0,0847
0,0890
0,0916
0,0939
Tabel 4. Hubungan Kenaikan Suhu Reaktor terhadap Waktu
Pirolisis Menggunakan Katalis
Waktu (Menit)
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
2.
Suhu (oC)
278
457
502
500
500
501
502
502
498
501
Yield Minyak
0
0
0,0217
0,0982
0,1248
0,1382
0,1436
0,1490
0,1539
0,1583
Analisis Minyak Hasil Pirolisis
24
Tabel 5. Analisis Minyak Hasil Pirolisis
No
.
3.
Jenis Pemeriksaan
Specific Gravity at
1
60/60oF
Hasil Pirolisis 500oC
tanpa katalis
0.8669
Hasil
Pirolisis
500oC
dengan
katalis zeolit
0.8399
Kinematic
Viscocity at 40oC 2.582
2
1.312
(mm2/s)
Perpindahan Panas Gas Buang Knalpot
Tabel 6. Laju Perpindahan Panas Knalpot Berdasarkan Putaran
Mesin (Sumber : Thamrin dan Hadi, 2013)
qk
800
17520
Putaran Mesin (rpm)
1500
2000
2500
43800
43800
35040
3000
26280
3500
17520
(W)
4.2. Pembahasan
1.
Desain dan Mekanisme Kerja Alat Pirolisis
Gambar 3.
Desain
Alat Pirolisis
Limbah
plastik
25
dipanaskan di atas suhu leburnya untuk berubah menjadi uap. Proses
pemanasan ini bertujuan untuk mendorong terjadinya perengkahan pada
molekul polimer. Heater sebagai sumber panas pada Gambar 3.
mengonduksikan kalor melalui kawat yang dikontakkan langsung pada
reaktor pirolisis. Besarnya kalor yang dapat ditransfer dapat diatur
melalui temperatur controller yang terdapat pada heater dalam
penelitian ini yaitu suhu 500°C.
Sistem yang digunakan adalah reaktor batch unsteady state
sehingga besarnya perubahan temperatur terhadap waktu dapat diukur
menggunakan temperature indicator yang terintegrasi dengan heater.
Jika air fuel ratio (AFR) pirolisis secara teoritis adalah nol, namun
dalam percobaan ini nilai AFR mendekati nol pada kisaran angka 0,14
yang berarti setiap 1 gram LDPE/PP membutuhkan 0,0043 mol atau
0,1365 gram O2. Hal ini untuk mendukung terjadinya proses
pembakaran parsial yang membantu kenaikan temperatur menjadi 400500°C di dalam reaktor pirolisis. Pada akhirnya, gas O 2 akan habis
bereaksi sehingga nilai AFR menjadi nol seutuhnya dan proses
cracking menjadi optimal.
Gas hasil pirolisis dialirkan menuju kondensor, namun terlebih
dahulu melewati kawat strimin stainless berukur 120 mesh yang berisi
katalis dalam hal zeolit alam aktif. Kawat strimin diselipkan di dalam
rongga pipa yang menghubungkan reaktor dan kondensor. Hal ini
bertujuan agar kontak antara gas dan katalis lebih optimal. Setelah itu,
gas masuk ke dalam kondensor untuk dikondensasi sehingga gas hasil
cracking yang dikatalis dapat diembunkan dari fase gas ke fase cair.
Tetesan-tetesan minyak di ujung pipa ditampung di dalam wadah sesuai
yang tertera pada Gambar 3.
Adapun asumsi-asumsi yang digunakan pada percobaan ini antara
lain adalah reaktor pirolisis berlangsung secara adiabatis sehingga tidak
ada kalor yang terbuang ke lingkungan, melainkan dipakai sepenuhnya
untuk proses pembakaran parsial dan perengkahan LDPE/PP. Gas O2
dianggap habis bereaksi selama pembakaran parsial yang mendukung
kenaikan temperatur menjadi 400-500°C untuk proses pirolisis.
26
2.
Hubungan Kenaikan Temperatur terhadap Waktu Pirolisis tanpa Katalis
Proses
pirolisis
100 gram plastik
yang
dilakukan
tanpa
menggunakan katalis diamati perubahan suhu reaktornya terhadap
waktu pengamatan. Konsep proses pirolisis pada percobaan ini
menggunakan bantuan pembakaran parsial (partial combustion) oleh
udara yang tersusun atas 21% O2 dan 79% N2. Gambar 4.3. di bawah ini
berupa grafik yang mengintrepretasikan data-data pengamatan.
12
Suhu ( ᵒC)
10
8
6
4
2
0
0
30
60
90
120
150
Waktu (menit)
Gambar 4. Grafik Kenaikan Suhu Reaktor terhadap Waktu Pirolisis
Tanpa Katalis Pada Suhu 500 ᵒC
Grafik tersebut menunjukkan kemampuan proses pembakaran
parsial yang dapat berperan dalam mempercepat kenaikan suhu pada
reaktor pirolisis sehingga mencapai suhu yang ditargetkan yaitu 500°C.
Hal ini sangat signifikan karena kurang lebih pada menit ke-45,
pembakaran pirolisis bahkan telah dapat mencapai suhu 500°C sesuai
yang ditargetkan. Tidak hanya itu, kecenderungan sistem dalam
mempertahankan suhu di sekitar 500°C yang telah diperoleh pun cukup
baik terhitung di menit ke-45 sesuai grafik pada Gambar 4.
3.
Hubungan Kenaikan Temperatur terhadap Waktu Pirolisis dengan Katalis
Adapun kenaikan temperatur pada reaktor pirolisis menggunakan
katalis diinterpretasikan melalui grafik pada Gambar 5. dibawah ini.
27
12
Suhu ( ᵒC)
10
8
6
4
2
0
0
30
60
90
120
150
Waktu (menit)
Gambar 5. Grafik Kenaikan Suhu Reaktor terhadap Waktu
Pirolisis Menggunakan Katalis Pada Suhu 500 ᵒC
Berdasarkan grafik tersebut, proses pirolisis dengan katalis yang
menggunakan pembakaran parsial memiliki data-data eksperimen yang
tidak berbeda jauh dengan proses pirolisis tanpa katalis yang telah
mencapai suhu 500°C pada menit ke-45. Hanya saja di 30 menit
pertama, suhu reaktor dengan katalis memiliki laju kenaikan suhu yang
lebih tinggi dibanding reaktor tanpa katalis. Jika dianalisis dari
kecenderungan mempertahankan suhu di 500°C, reaktor pirolisis
dengan katalis juga tergolong cukup baik.
Dari dua pengujian di atas, proses pembakaran parsial dapat
dilakukan untuk mendukung kenaikan temperatur reaktor pada reaksi
pirolisis. Penggunaan pembakaran parsial tentunya lebih ekonomis
karena adanya pendukung kenaikan suhu reaktor yang besarnya dapat
didekati
dengan
persamaan
kesetimbangan
energi
hukum
I
termodinamika keadaan adiabatis sebagai asumsi. Dalam penelitian ini,
diharapkan hasil pirolisis berupa minyak dengan jumlah banyak dan
28
sisa padatan dan gas dengan jumlah sedikit. Sisa padatan dengan jumlah
sedikit menunjukkan bahwa polimer yang terkandung dalam plastik
telah terbakar dan ter-depolimerisasi dengan baik. Hasil gas yang
sedikit menunjukkan bahwa hasil pembakaran telah terkondensasi
dengan baik pula.
Analisis Yield Minyak Proses Pirolisis Tanpa Katalis Zeolit
Analisis yield minyak yang diperoleh pada reaksi pirolisis tanpa
katalis diinterpretasi dalam bentuk grafik pada Gambar 6.
YIeld Minyak
4.
0.18
0.16
0.14
0.12
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
0
30
60
90
120
150
Waktu (menit)
Gambar 6. Yield Produk Minyak Terhadap Waktu Pirolisis
Tanpa Katalis
Berdasarkan grafik pada gambar 4.3, sebanyak 100 gram LDPE/PP
dipirolisis pada selang waktu 150 menit untuk diamati yield yang
diperoleh. Hasilnya diperoleh yield minyak sebesar 0,0939 atau setara
dengan 9,39 gram. Jika densitas minyak hasil analisis adalah 0,8399
gr/cm3, maka diperoleh minyak sebanyak 11,18 mL dalam 100 gram
plastik LDPE/PP. Hasil yang diperoleh tentunya tidak sebanyak dengan
proses pirolisis dengan menggunakan katalis zeolit yang lebih efisien
29
dalam mengarahkan reaksi pembentukan minyak bahan bakar alternatif
seperti yang tertera dalam grafik pada Gambar 6.
Analisis Yield Minyak Proses Pirolisis Menggunakan Katalis Zeolit
12
10
YIeld Minyak
5.
8
6
4
2
0
0
30
60
90
120
150
Waktu (menit)
Analisis yield minyak yang diperoleh pada reaksi pirolisis dengan
katalis diinterpretasi dalam bentuk grafik pada Gambar 7.
G
Gambar 7. Yield Produk Minyak Terhadap Waktu Pirolisis
Dengan Katalis
Sebanyak 100 gram LDPE/PP dipirolisis selama 150 menit.
Pengamatan dilakukan terhadap perolehan yield minyak sepanjang
waktu pirolisis berlangsung dan ditemukan tetesan pertama muncul
pada menit ke-40 hasil dari proses kondensasi. Pada menit ke-150, yield
minyak yang diperoleh adalah sebesar 0,1583 atau setara dengan 15,83
gram minyak. Jika massa jenis minyak 0,8399 gr/cm3 yang didasari atas
uji densitas, maka volume minyak yang diperoleh sebesar 18,85 mL
untuk 100 gram LDPE/PP. Intensitas minyak yang diperoleh sangat
dipengaruhi oleh jenis, ukuran, dan keadaan katalisator yang digunakan,
serta lama waktu pirolisis berlangsung. Katalisator yang berukuran
halus memiliki luasan bidang kontak yang baik. Adanya zat pengotor
pada katalis dapat menghalangi medan kontak katalis dengan molekul
30
yang dikatalisis. Perpaduan antara logam dan zeolit dapat meningkatkan
efektivitas katalitik pada reaksi pirolisis yang perpaduannya dilakukan
dengan proses kalsinasi dan impregnasi. Salah satunya adalah
kombinasi Zeolit alam aktif dan logam Kromium membentuk katalis
Cr/ZAA (Zeolit alam aktif).
Dari dua hasil pengujian di atas, penggunaan katalis dalam reaksi
pirolisis terbukti efisien dalam menghasilkan kuantitas minyak bahan
bakar alternatif yang lebih banyak dibanding tanpa menggunakan
katalis.
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1. Laju kenaikan temperature pada proses pirolisis yang menggunakan katalis
lebih cepat dibanding tanpa katalis pada 30 menit pertama, namun secara
keseluruhan perbedaan tidak signifikan
2. Proses pirolisis dengan katalis menghasilkan yield minyak yang lebih
besar yaitu 0,1583 dibanding tanpa katalis yaitu 0,0939 sehingga katalis
sangat membantu menaikkan yield proses pirolisis
3. Pembakaran parsial dapat membantu menaikkan temperatur menjadi
500ºC untuk proses pirolisis dengan air fuel ratio (pebandingan massa)
0,14 untuk 1 gram LDPE/PP
4. Besar specific gravity dan viskositas minyak hasil pirolisis dengan katalis
lebih rendah yaitu 0, 8399 dan 1,312 dibandingkan tanpa katalis yaitu
0,8664 dan 2,582. Semakin rendah specific gravity dan viskositas suatu
minyak, maka kualitas minyak bahan bakar akan semakin baik
5. Panas knalpot dapat meningkat terhadap waktu dan banyak putaran mesin
kendaraan sehingga mendukung suplai panas untuk proses pirolisis yang
memanfaatkan pembakaran parsial
31
6. Desain alat pirolisis terintegrasi dengan kendaraan bermotor dapat
menghasilkan bahan bakar alternatif dengan bantuan katalisator, salah
satunya Cr/ZAA yaitu kombinasi chromium-activated natural zeolite.
5.2. Saran
1. Desain alat pirolisis harus anti-korosi atau memiliki tingkat korosivitas
yang rendah (corrosion allowance) sehingga tidak mempengaruhi proses
pirolisis maupun kualitas produk yang dihasilkan
2. Limbah plastik yang digunakan sebaiknya berwarna putih agar hasil
minyak yang diperoleh memiliki banyak fraksi ringan khususnya bensin
karena plastik berwarna hitam banyak menghasilkan lilin yang merupakan
fraksi berat.
3. Perlunya jok tambahan khususnya pada sepeda motor sebagai penampung
alat pirolisis
32