Pengaruh Suhu Pirolisis dan Jumlah Katalis Karbon Aktif terhadap Yield dan Kualitas Bahan Bakar Cair dari Limbah Plastik Jenis Polipropilena

BAB I
PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang
Penggunaan energi di Indonesia secara umum meningkat pesat sejalan dengan

pertumbuhan penduduk, pertumbuhan perekonomian maupun perkembangan
teknologi. Pemakaian energi di Indonesia saat ini lebih dari 90 % menggunakan energi
fosil, yaitu minyak bumi 54,4 %, gas 26,5 % dan batu bara 14,1 %. Cadangan minyak
bumi terbukti saat ini diperkirakan sebesar 9 milyar barel, dengan tingkat produksi
rata-rata 0,5 milyar barel per tahun, dan diperkirakan cadangan tersebut dapat habis
dalam waktu sekitar 18 tahun [1].
Konsumsi bahan bakar minyak (BBM) di Indonesia dari tahun ke tahun
cenderung mengalami kenaikan. Pada tahun 2011 mencapai angka yang sangat tinggi
yakni 394 milyar juta barrel dimana konsumsi terbesar berasal dari bahan bakar
kendaraan bermotor yakni minyak solar dan migas (bensin/gasoline). Untuk
memenuhi kebutuhan yang sangat besar tersebut, saat ini BBM disuplai dari sumber
minyak bumi dan sebagian kecil oleh energi terbarukan (berkisar 4.79%). Beberapa
upaya yang telah dilakukan oleh pemerintah untuk mengatasi krisis energi diantaranya

adalah dengan mengembangkan bahan bakar alternatif, yang berasal dari sumber daya
energi terbarukan, batubara, hidrogen, nuklir dan lain-lain. Namun, penelitian dan
pengembangan energi baru yang selama ini dilakukan hanya berfokus pada
pengembangan sumber dari bahan nabati, tambang dan nuklir. Padahal masih terdapat
banyak sumber lain yang berpotensi cukup besar sebagai sumber energi baru. Salah
satunya adalah yang berasal dari limbah atau sampah plastik [2].
Produksi bahan plastik dunia telah meningkat selama 20 tahun terakhir hampir
5% per tahun. Pada tahun 2010, 265 juta ton plastik diproduksi dimana 15 juta lebih
banyak dari tahun sebelumnya. Ini berarti bahwa di satu sisi lebih banyak sumber daya
yang digunakan untuk memenuhi peningkatan permintaan, tetapi limbah plastik juga
semakin banyak yang dihasilkan [3]. Kebutuhan plastik nasional saat ini cukup besar
dan meningkat sejalan dengan pertumbuhan penduduk. Konsumsi plastik per kapita di
Indonesia, sekitar 10 kg / kapita / tahun, sedangkan kebutuhan untuk produk plastik
nasional sekitar 4,6 juta ton per tahun dengan pertumbuhan rata-rata 5% per tahun [4].

1
Universitas Sumatera Utara

Di satu sisi plastik mempunyai dampak positif yang luar biasa, karena plastik
memiliki keunggulan-keunggulan dibanding material lain. Tetapi di sisi lain, sampah

yang dihasilkan juga mempunyai dampak negatif yang cukup besar. Sampah plastik
akan berdampak negatif terhadap lingkungan karena tidak dapat terurai dengan cepat
dan dapat menurunkan kesuburan tanah [5]. Pada umumnya sampah plastik tersebut
memiliki komposisi 46 % polietilena (HDPE dan LDPE), 16 % polipropilena (PP), 16
% polistirena (PS), 7 % polivinil klorida (PVC), 5 % polietilen tereftalat (PET), 5 %
akronitril-butadien-stiren (ABS), dan 5 % polimer-polimer yang lainnya [6].
Untuk mengatasi permasalahan yang ditimbulkan oleh adanya sampah plastik,
saat ini telah berkembang beberapa langkah yang terkait dengan manajemen
pengolahan sampah plastik atau recycling sampah plastik. Beberapa contoh proses
pengolahan limbah antara lain pembuatan biodegradable plastic, pembakaran,
maupun pirolisis [6]. Salah satu cara untuk memanfaatkan limbah plastik tersebut
adalah dengan memanfaatkannya menjadi bahan bakar cair. Hal ini dapat dilakukan
karena plastik merupakan bahan yang tersusun atas monomer-monomer yang
membentuk polimer. Lebih dari 70% plastik yang dihasilkan saat ini adalah polietilena
(PE), polipropilena (PP), polistirena (PS), dan polivinil klorida (PVC), sehingga
sebagian besar studi baru pada daur ulang limbah plastik kimia berhubungan dengan
keempat polimer ini [7].
Pirolisis adalah proses degradasi termal dari bahan tanpa adanya oksigen.
Dimana plastik diumpankan ke ruang silinder. Kemudian dilakukan proses degradasi
termal, dan gas-gas pirolitik yang dihasilkan dikondensasikan dalam sistem kondensor

yang dirancang khusus, untuk menghasilkan distilat hidrokarbon yang dimana terdiri
dari rantai lurus dan bercabang alifatik, alifatik siklik, aromatik hidrokarbon, dan
kemudian cairan dipisahkan menggunakan distilasi fraksional untuk menghasilkan
produk bahan bakar cair. Limbah plastik ini di pirolisis pada suhu 370 oC-420 oC [8].
Beberapa katalis yang telah digunakan oleh peneliti untuk degradasi plastik menjadi
bahan bakar, adalah SiO2 [7], Al2O3 [7], CaO [7], zeolit [7], dan karbon aktif [9].
Berdasarkan penelitian terdahulu diperoleh bahwa plastik jenis polietilena (PE)
dapat diolah menjadi bahan bakar cair dengan metode pirolisis. Karbon aktif adalah
katalis yang efisien untuk jenis degradasi dan dapat menghasilkan jumlah yang lebih
tinggi dari senyawa aromatik. Karbon aktif dipilih karena menunjukkan sifat mekanik

2
Universitas Sumatera Utara

yang tinggi, tahan panas, murah dan sebagai katalis terbaik untuk degradasi katalitik
limbah PE dimana suhu optimum untuk reaksi katalitik adalah 450 °C [9]. Karbon aktif
juga digunakan untuk menghapus kandungan klorin dan bahan bakar aditif atau
pewarna [10]. Karbon aktif saat ini digunakan dalam berbagai aplikasi yang
pengembangannya berputar pada struktur dari pori, seperti pengolahan dan pemurnian,
pemulihan produk, dan peningkatan kemampuan katalitik zat lain dengan cara

menambah antarmuka antara katalis dan substrat di daerah fisik yang lebih luas.
Karbon aktif juga menunjukkan hasil yang baik sebagai katalis, dimana berdiri sendiri
dalam reaksi yang melibatkan hidrogen, karbon, dan kombinasinya (termasuk
dekomposisi dari rantai pendek hidrokarbon seperti metana), yang menunjukkan
bahwa karbon aktif mungkin memiliki potensi untuk dijadikan sebagai katalis dalam
pirolisis plastik [11].
Secara umum, sekitar 950 mL minyak dapat dihasilkan dari pirolisis 1 kg plastik
dari jenis polietilena (PE), polipropilena (PP), dan polistiren (PS) [12]. Dan jenis
plastik yang paling tidak sesuai untuk dijadikan sebagi bahan baku untuk proses
pirolisis yaitu PET [12].
Dari uraian diatas penelitian dengan judul pengaruh suhu pirolisis dan jumlah
katalis karbon aktif terhadap yield dan kualitas bahan bakar cair dari limbah plastik
jenis polipropilena ini layak dilakukan untuk mengurangi pencemaran oleh limbah
plastik dan mencari solusi atas krisis bahan bakar di dunia khususnya di Indonesia.

1.2

Perumusan Masalah
Proses pirolisis limbah polimer termoplastik (PE, PP, PS) menjadi bahan bakar

cair dengan menggunakan beberapa jenis katalis telah banyak dilakukan oleh beberapa
peneliti. Akan tetapi, pembuatan bahan bakar cair dari plastik bekas kemasan gelas
(PBKG) jenis polipropilena dengan menggunakan katalis karbon aktif belum pernah
dilakukan. Oleh sebab itu penelitian ini diarahkan untuk melihat kefektifan katalis
karbon aktif dan suhu proses terhadap yield dan kualitas bahan bakar cair yang
dihasilkan dari plastik bekas kemasan gelas (PBKG).

3
Universitas Sumatera Utara

1.3

Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengamati pengaruh variabel proses (suhu proses

dan jumlah katalis karbon aktif) terhadap yield dan kualitas bahan bakar cair yang
dihasilkan dari plastik bekas kemasan gelas (PBKG) jenis polipropilena meliputi
densitas/ specific gravity/ API gravity, viskositas kinematis, heating value, karakteristik
Fourier Transform Infra - Red (FTIR), dan karakteristik Gas Chromatography - Mass
Spektrofotometer (GC-MS).

1.4

Manfaat Penelitian

1.

Meningkatkan nilai ekonomis limbah plastik yaitu polipropilena (PP) yang
berasal dari plastik bekas kemasan gelas (PBKG)

2.

Medapatkan solusi dari permasalahan pencemaran oleh limbah plastik di
Indonesia.

3.

Mendapatkan solusi dari permasalahan krisis energi di Indonesia.

4.

Menambah informasi mengenai pembuatan bahan bakar dari limbah plastik jenis
polipropilena yang menggunakan teknik pirolisis dengan menggunakan katalis
karbon aktif.

1.5

Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia, Departemen

Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi,
Laboratorium Kimia Fisika, FMIPA Universitas Sumatera Utara, Medan, dan di
Laboratorium Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Medan.
Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini adalah Polipropilena daur ulang
yang diperoleh dari plastik bekas kemasan gelas (PBKG) dan katalis yang digunakan
adalah karbon aktif powdered.
Variabel penelitian adalah sebagai berikut:


Tanpa penggunaan katalis dan dengan menggunakan katalis dengan rasio

Katalis Karbon aktif : Polipropilena (b : b) = 1 : 10 ; 1,5 : 10 ; 2 : 10 ; 2,5 :



10 ; dan 3 : 10.
Suhu pirolisis = 200 0C, 250 0C, 300 0C dan 350 0C dengan waktu reaksi
selama 2 jam

4
Universitas Sumatera Utara

Analisis hasil penelitian yang dilakukan yaitu analisis yield dan karakterisasi
minyak yang meliputi :

 Analisis Densitas / Spesific Gravity / API Gravity
 Analisis Viskositas Kinematik

 Analisis Heating Value

 Analisis FTIR

 Analisis GC-MS (Gas Chromatography - Mass Spektrofotometer)

5
Universitas Sumatera Utara