Optimasi Alat Pengolahan Limbah Polimer Pertanian Untuk Menghasilkan Bahan Bakar
i
OPTIMASI ALAT PENGOLAHAN LIMBAH POLIMER PERTANIAN
UNTUK MENGHASILKAN BAHAN BAKAR
SKRIPSI
OLEH :
SHELL VOUR SEMBIRING
130308088/KETEKNIKAN PERTANIAN
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2017
Universitas Sumatera Utara
OPTIMASI ALAT PENGOLAHAN LIMBAH POLIMER PERTANIAN
UNTUK MENGHASILKAN BAHAN BAKAR
SKRIPSI
OLEH :
SHELL VOUR SEMBIRING
130308088/KETEKNIKAN PERTANIAN
Skripsisebagai salah satu syarat untuk melakukan seminar hasil di Program Studi
Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian
Universitas Sumatera Utara
Disetujui Oleh:
Komisi Pembimbing
(Riswanti Sigalingging, STP, M.Si, PhD) (Adian Rindang, STP, M.Si)
Ketua
Anggota
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2017
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
SHELL VOUR SEMBIRING: Optimasi Alat Pengolahan Limbah Polimer
Pertanian Untuk Menghasilkan Bahan Bakar, dibimbing oleh RISWANTI
SIGALINGGING dan ADIAN RINDANG.
Salah satu metode untuk mengubah limbah plastik menjadi bahan bakar yaitu
pirolisis plastik. Telah dilakukan penelitian untuk mengoptimalkan rendemen alat
pengolahan limbah polimer dengan cara mendesain ulang rancangan yang
sebelumnya, dengan bahan bakar tempurung kelapa serta bahan baku
polipropilena. Dari hasil penelitian diperoleh data yang menunjukkan peningkatan
rendemen dari 16% ke 24% dengan kapasitas efektif alat sebesar 153,33 ml/jam.
Biaya pokok untuk tahun pertama sampai tahun kelima berturut-turut yaitu Rp.
15.758,51/ml, Rp. 15.953,75/ml, Rp. 16.156,48/ml, Rp. 16.367,50/ml dan Rp.
16.568,94/ml. Alat ini mencapai nilai break even point (BEP) apabila telah
menghasilkan minyak sebesar 200,15 ml/tahun. Net present value (NPV) sebesar
Rp. 52.550.069,87. Internal rate of return (IRR) adalah sebesar 26,5%.
Kata kunci : Plastik, Pirolisis, Bahan Bakar.
ABSTRACT
SHELL VOUR SEMBIRING: Optimization of agricultural polymer waste
processing equipment to produce fuel, supervised by RISWANTI
SIGALINGGING and ADIAN RINDANG.
The methods to convert waste plastics into fuel was plastic pyrolysis. The
research has been conducted to optimize the yield of polymer waste processing
equipment by redesigning the previous one, with coconut shell fuels and
polypropylene raw materials. This study aimed to optimize polymer waste
processing equipment so the increase of the yield of 16% to 24% with the
effective capacity of the equipment was 153.33 ml/h. The primary cost of the first
year until the fifth year in a row was Rp. 15,758.51 / ml, Rp. 15,953.75 / ml, Rp.
16.156.48 / ml, Rp. 16,367.50 / ml and Rp. 16.568.94 / ml. This equipment
achieves break-even point value (BEP) if it has produced oil of 200,15 ml/year.
Net present value (NPV) of Rp. 52,550,069.87. The internal rate of return (IRR) is
26.5%.
Keywords: Plastic, Pyrolysis, Fuel.
i
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Medan, Sumatera Utara pada tanggal 8 Mei
1994dari ayah I. Sembiring dan ibu N. Panjaitan. Penulis merupakan putri ke
keempat dari enam bersaudara.
Tahun 2012 penulis lulus dari SMA Methodist 2 Medan dan pada tahun
yang sama masuk ke Fakultas Pertanian USU melalui jalur UMB (Ujian Masuk
Bersama). Penulis memilih program studi Keteknikan Pertanian, Fakultas
Pertanian.
Selama mengikuti perkuliahan, penulisaktif sebagai anggota Ikatan
Mahasiswa Teknik Pertanian.
Penulis melaksanakan Praktik Kerja Lapangan (PKL) di pabrik kelapa
sawit PT Perkebunan Milanodari tanggal 27 Juli - 27 Agustus pada tahun 2016.
ii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang
berjudul “Optimasi Alat Pengolahan Limbah Polimer Pertanian Untuk
Menghasilkan Bahan Bakar“
Pada kesempatan ini, penulis menghaturkan pernyataan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada kedua orang tua penulis yang telah membesarkan,
memelihara dan mendidik penulis selama ini. Penulis menyampaikan ucapan
terima kasih kepada Ibu Riswanti Sigalingging, STP, M.Si, PhD selaku ketua
komisi pembimbing serta Adian Rindang, STP, M.Si selaku anggota komisi
pembimbing yang telah membimbing dan memberikan berbagai masukan
berharga kepada penulis dari mulai menetapkan judul, melakukan penelitian,
sampai pada ujian akhir.
Disamping itu, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua staf
pengajar dan pegawai di Program Studi Keteknikan Pertanian , serta semua rekan
mahasiswa yang tak dapat disebutkan satu per satu disini yang telah membantu
penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat
iii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Hal.
ABSTRAK ........................................................................................................... i
RIWAYAT HIDUP ............................................................................................. ii
KATA PENGANTAR .......................................................................................iii
DAFTAR ISI .......................................................................................................iv
DAFTAR TABEL ...............................................................................................v
DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................vi
DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................vii
KATA PENGANTAR ........................................................................................viii
PENDAHULUAN
Latar Belakang ............................................................................................. 1
Tujuan Penelitian ......................................................................................... 2
Manfaat penelitian ....................................................................................... 3
TINJAUAN PUSTAKA
Karakteristik Polimer ................................................................................... 4
Jenis-jenis Polimer dan Kegunaanya ........................................................... 4
Bahan Material Penyusun PP .............................................................................. 5
Pengelolaan Limbah Polimer .............................................................................. 6
Bahan Bakar Serabut Kelapa .............................................................................. 6
Dampak Limbah Polimer .................................................................................... 7
Pengelolaan Limbah Polimer ....................................................................... 9
Alat Pirolisis ............................................................................................... 10
Pirolisis....................................................................................................... 11
Sistem Pembakaran Plastik Pada Reaktor ......................................................... 11
Sistem Pindah Panas .................................................................................. 12
Konduksi .................................................................................................... 15
Konveksi .................................................................................................... 16
Kondensasi dan Kondensor .......................................................................... 18
Kapasitas Kerja Alat Mesin Pertanian .............................................................. 19
Analisis Ekonomi ....................................................................................... 20
Biaya Pemakaian Alat (Rp/jam)........................................................................ 20
Biaya Tetap ................................................................................................ 20
Biaya Tidak Tetap ...................................................................................... 20
Break Even Point........................................................................................ 21
iv
Universitas Sumatera Utara
Net Present Value....................................................................................... 22
Internal Rate Of Return ............................................................................... 23
METODOLOGI PENELITIAN
Lokasi dan Waktu Penelitian ..................................................................... 28
Bahan dan Alat .......................................................................................... 28
Metode Penelitian...................................................................................... 28
Identifikasi Masalah ............................................................................ 28
Pengumpulan informasi dan studi literatur ......................................... 29
Analisa Teknik .................................................................................... 31
Prosedur Pengujian Alat .............................................................................. 35
Parameter Penelitian......................................................................................... 35
Kapasitas Efektif Alat ......................................................................... 38
Analisis Ekonomi ................................................................................. 35
HASIL DAN PEMBAHASAN
Optimasi Alat Pengolahan Limbah Polimer Pertanian .............................
Kapasitas Efektif Alat ...............................................................................
Rendemen .................................................................................................
Analisis Ekonomi ......................................................................................
BEP ...........................................................................................................
NPV...........................................................................................................
IRR ............................................................................................................
KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................
Kesimpulan ......................................................................................................
Saran .................................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
38
49
50
53
54
54
54
56
56
57
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
No.Hal.
1. Sifat Fisik Polipropilena..................................................................................45
2. Perbedaan pemakaian sumber panas ...............................................................45
3. Kapasitas Efektif Alat .....................................................................................50
4. Rendemen Minyak ..........................................................................................52
5. Analisis Ekonomi ............................................................................................54
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
No.Hal.
Gambar 1. Jenis-Jenis Plastik..............................................................................9
Gambar 2. Proses pirolisis plastik untuk menghasilkan bahan bakar .................16
Gambar 3. Perpindahan panas pada kondensor...................................................18
Gambar 4. Heat Exchanger .................................................................................25
Gambar 5. Grafik Peningkatan Suhu ..................................................................45
Gambar 6. Grafik Peningkatan Jumlah Minyak..................................................46
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
No.Hal.
1. Flow chart Penelitian ......................................................................................63
2. Daftar Nilai Ketetapan ....................................................................................64
3. Perhitungan Analisis Teknik Reaktor .............................................................65
4. Perhitungan Analisis Teknik Kondensor ........................................................66
5. Penentuan tinggi pipa spiral ............................................................................67
6. Perhitungan Ruang Pembakaran .....................................................................69
7. Kapasitas Efektif Alat .....................................................................................70
8. Rendemen........................................................................................................72
9. Analisis Ekonomi (Biaya Pokok) ....................................................................73
10.Net Present Value (NPV) ...............................................................................74
11. Break Even Point (BEP)................................................................................77
12. Internal Rate of Return (IRR) .......................................................................80
13. Dokumentasi Bahan Penelitian .....................................................................82
14. Minyak hasil Pirolisis....................................................................................83
15. Residu Hasil Pirolisis ....................................................................................84
16. Gambar AlatPirolisis Pengolahan Limbah Polimer ......................................86
17. Gambar Alat Pengolahan Limbah Polimer Pertanian Mandatya (2015) ......87
18. Peningkatan Suhu ..........................................................................................88
19. Bunga Bank ...................................................................................................89
20. Desain Alat Pengolahan Limbah Polimer Cahyono (2016) ..........................90
22. Desain Alat Pengolahan Limbah Polimer .....................................................91
viii
Universitas Sumatera Utara
OPTIMASI ALAT PENGOLAHAN LIMBAH POLIMER PERTANIAN
UNTUK MENGHASILKAN BAHAN BAKAR
SKRIPSI
OLEH :
SHELL VOUR SEMBIRING
130308088/KETEKNIKAN PERTANIAN
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2017
Universitas Sumatera Utara
OPTIMASI ALAT PENGOLAHAN LIMBAH POLIMER PERTANIAN
UNTUK MENGHASILKAN BAHAN BAKAR
SKRIPSI
OLEH :
SHELL VOUR SEMBIRING
130308088/KETEKNIKAN PERTANIAN
Skripsisebagai salah satu syarat untuk melakukan seminar hasil di Program Studi
Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian
Universitas Sumatera Utara
Disetujui Oleh:
Komisi Pembimbing
(Riswanti Sigalingging, STP, M.Si, PhD) (Adian Rindang, STP, M.Si)
Ketua
Anggota
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2017
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
SHELL VOUR SEMBIRING: Optimasi Alat Pengolahan Limbah Polimer
Pertanian Untuk Menghasilkan Bahan Bakar, dibimbing oleh RISWANTI
SIGALINGGING dan ADIAN RINDANG.
Salah satu metode untuk mengubah limbah plastik menjadi bahan bakar yaitu
pirolisis plastik. Telah dilakukan penelitian untuk mengoptimalkan rendemen alat
pengolahan limbah polimer dengan cara mendesain ulang rancangan yang
sebelumnya, dengan bahan bakar tempurung kelapa serta bahan baku
polipropilena. Dari hasil penelitian diperoleh data yang menunjukkan peningkatan
rendemen dari 16% ke 24% dengan kapasitas efektif alat sebesar 153,33 ml/jam.
Biaya pokok untuk tahun pertama sampai tahun kelima berturut-turut yaitu Rp.
15.758,51/ml, Rp. 15.953,75/ml, Rp. 16.156,48/ml, Rp. 16.367,50/ml dan Rp.
16.568,94/ml. Alat ini mencapai nilai break even point (BEP) apabila telah
menghasilkan minyak sebesar 200,15 ml/tahun. Net present value (NPV) sebesar
Rp. 52.550.069,87. Internal rate of return (IRR) adalah sebesar 26,5%.
Kata kunci : Plastik, Pirolisis, Bahan Bakar.
ABSTRACT
SHELL VOUR SEMBIRING: Optimization of agricultural polymer waste
processing equipment to produce fuel, supervised by RISWANTI
SIGALINGGING and ADIAN RINDANG.
The methods to convert waste plastics into fuel was plastic pyrolysis. The
research has been conducted to optimize the yield of polymer waste processing
equipment by redesigning the previous one, with coconut shell fuels and
polypropylene raw materials. This study aimed to optimize polymer waste
processing equipment so the increase of the yield of 16% to 24% with the
effective capacity of the equipment was 153.33 ml/h. The primary cost of the first
year until the fifth year in a row was Rp. 15,758.51 / ml, Rp. 15,953.75 / ml, Rp.
16.156.48 / ml, Rp. 16,367.50 / ml and Rp. 16.568.94 / ml. This equipment
achieves break-even point value (BEP) if it has produced oil of 200,15 ml/year.
Net present value (NPV) of Rp. 52,550,069.87. The internal rate of return (IRR) is
26.5%.
Keywords: Plastic, Pyrolysis, Fuel.
i
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Medan, Sumatera Utara pada tanggal 8 Mei
1994dari ayah I. Sembiring dan ibu N. Panjaitan. Penulis merupakan putri ke
keempat dari enam bersaudara.
Tahun 2012 penulis lulus dari SMA Methodist 2 Medan dan pada tahun
yang sama masuk ke Fakultas Pertanian USU melalui jalur UMB (Ujian Masuk
Bersama). Penulis memilih program studi Keteknikan Pertanian, Fakultas
Pertanian.
Selama mengikuti perkuliahan, penulisaktif sebagai anggota Ikatan
Mahasiswa Teknik Pertanian.
Penulis melaksanakan Praktik Kerja Lapangan (PKL) di pabrik kelapa
sawit PT Perkebunan Milanodari tanggal 27 Juli - 27 Agustus pada tahun 2016.
ii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang
berjudul “Optimasi Alat Pengolahan Limbah Polimer Pertanian Untuk
Menghasilkan Bahan Bakar“
Pada kesempatan ini, penulis menghaturkan pernyataan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada kedua orang tua penulis yang telah membesarkan,
memelihara dan mendidik penulis selama ini. Penulis menyampaikan ucapan
terima kasih kepada Ibu Riswanti Sigalingging, STP, M.Si, PhD selaku ketua
komisi pembimbing serta Adian Rindang, STP, M.Si selaku anggota komisi
pembimbing yang telah membimbing dan memberikan berbagai masukan
berharga kepada penulis dari mulai menetapkan judul, melakukan penelitian,
sampai pada ujian akhir.
Disamping itu, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua staf
pengajar dan pegawai di Program Studi Keteknikan Pertanian , serta semua rekan
mahasiswa yang tak dapat disebutkan satu per satu disini yang telah membantu
penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat
iii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Hal.
ABSTRAK ........................................................................................................... i
RIWAYAT HIDUP ............................................................................................. ii
KATA PENGANTAR .......................................................................................iii
DAFTAR ISI .......................................................................................................iv
DAFTAR TABEL ...............................................................................................v
DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................vi
DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................vii
KATA PENGANTAR ........................................................................................viii
PENDAHULUAN
Latar Belakang ............................................................................................. 1
Tujuan Penelitian ......................................................................................... 2
Manfaat penelitian ....................................................................................... 3
TINJAUAN PUSTAKA
Karakteristik Polimer ................................................................................... 4
Jenis-jenis Polimer dan Kegunaanya ........................................................... 4
Bahan Material Penyusun PP .............................................................................. 5
Pengelolaan Limbah Polimer .............................................................................. 6
Bahan Bakar Serabut Kelapa .............................................................................. 6
Dampak Limbah Polimer .................................................................................... 7
Pengelolaan Limbah Polimer ....................................................................... 9
Alat Pirolisis ............................................................................................... 10
Pirolisis....................................................................................................... 11
Sistem Pembakaran Plastik Pada Reaktor ......................................................... 11
Sistem Pindah Panas .................................................................................. 12
Konduksi .................................................................................................... 15
Konveksi .................................................................................................... 16
Kondensasi dan Kondensor .......................................................................... 18
Kapasitas Kerja Alat Mesin Pertanian .............................................................. 19
Analisis Ekonomi ....................................................................................... 20
Biaya Pemakaian Alat (Rp/jam)........................................................................ 20
Biaya Tetap ................................................................................................ 20
Biaya Tidak Tetap ...................................................................................... 20
Break Even Point........................................................................................ 21
iv
Universitas Sumatera Utara
Net Present Value....................................................................................... 22
Internal Rate Of Return ............................................................................... 23
METODOLOGI PENELITIAN
Lokasi dan Waktu Penelitian ..................................................................... 28
Bahan dan Alat .......................................................................................... 28
Metode Penelitian...................................................................................... 28
Identifikasi Masalah ............................................................................ 28
Pengumpulan informasi dan studi literatur ......................................... 29
Analisa Teknik .................................................................................... 31
Prosedur Pengujian Alat .............................................................................. 35
Parameter Penelitian......................................................................................... 35
Kapasitas Efektif Alat ......................................................................... 38
Analisis Ekonomi ................................................................................. 35
HASIL DAN PEMBAHASAN
Optimasi Alat Pengolahan Limbah Polimer Pertanian .............................
Kapasitas Efektif Alat ...............................................................................
Rendemen .................................................................................................
Analisis Ekonomi ......................................................................................
BEP ...........................................................................................................
NPV...........................................................................................................
IRR ............................................................................................................
KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................
Kesimpulan ......................................................................................................
Saran .................................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
38
49
50
53
54
54
54
56
56
57
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
No.Hal.
1. Sifat Fisik Polipropilena..................................................................................45
2. Perbedaan pemakaian sumber panas ...............................................................45
3. Kapasitas Efektif Alat .....................................................................................50
4. Rendemen Minyak ..........................................................................................52
5. Analisis Ekonomi ............................................................................................54
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
No.Hal.
Gambar 1. Jenis-Jenis Plastik..............................................................................9
Gambar 2. Proses pirolisis plastik untuk menghasilkan bahan bakar .................16
Gambar 3. Perpindahan panas pada kondensor...................................................18
Gambar 4. Heat Exchanger .................................................................................25
Gambar 5. Grafik Peningkatan Suhu ..................................................................45
Gambar 6. Grafik Peningkatan Jumlah Minyak..................................................46
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
No.Hal.
1. Flow chart Penelitian ......................................................................................63
2. Daftar Nilai Ketetapan ....................................................................................64
3. Perhitungan Analisis Teknik Reaktor .............................................................65
4. Perhitungan Analisis Teknik Kondensor ........................................................66
5. Penentuan tinggi pipa spiral ............................................................................67
6. Perhitungan Ruang Pembakaran .....................................................................69
7. Kapasitas Efektif Alat .....................................................................................70
8. Rendemen........................................................................................................72
9. Analisis Ekonomi (Biaya Pokok) ....................................................................73
10.Net Present Value (NPV) ...............................................................................74
11. Break Even Point (BEP)................................................................................77
12. Internal Rate of Return (IRR) .......................................................................80
13. Dokumentasi Bahan Penelitian .....................................................................82
14. Minyak hasil Pirolisis....................................................................................83
15. Residu Hasil Pirolisis ....................................................................................84
16. Gambar AlatPirolisis Pengolahan Limbah Polimer ......................................86
17. Gambar Alat Pengolahan Limbah Polimer Pertanian Mandatya (2015) ......87
18. Peningkatan Suhu ..........................................................................................88
19. Bunga Bank ...................................................................................................89
20. Desain Alat Pengolahan Limbah Polimer Cahyono (2016) ..........................90
22. Desain Alat Pengolahan Limbah Polimer .....................................................91
viii
Universitas Sumatera Utara