Mcngctahui Ketua program Studi Teknik Kimia
LAPORAN PENELITIAN
PEMBUATAN BAHAN BAKAR CAIR DENGAN MEMANFAATKAN
LIMBAH BAN BEKAS MENGGUNAKAN KATALIS DARI LIMBAH
BEKAS PERENGKAHAN MINAYAK BUMI PT. PERTAMINA RU III
DENGAN METODE PIROLISIS
Oleh:
Muhamraad Roy Tri Handono
122011033
Dibuat Untuk Mcmenuhi Syarat Mcndapatkan Gelar Sarjana
Pada Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik
Univcrsitas Muhammadiyah Palembang
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIYERSITAS MUHAMMADIYAH PALEMBANG
2017
LEMBAR PENGESAHAN
PEMBUATAN BAHAN BAKAR CAIR DENGAN MEMANFAATKAN
LIMBAH BAN BEKAS MENGGUNAKAN KATALIS DARI LIMBAH
BEKAS PERENGKAHAN MINAYAK BUMI PT. PERTAMINA RU ID
DENGAN METODE PIROLISIS
OLEH:
Muhammad Roy Tri Handono
122011033
Palembang, Janoari 2017
Disetajai Oleh:
LAPORAN PENELITIAN
PEMBUATAN BAHAN BAKAR CAIR DENGAN MEMANFAATKAN
LIMBAH BAN BEKAS MENGGUNAKAN KATALIS DAIR UMBAH
BEKAS PERENGKAHAN MINYAK BUM! PERTAMINA RU III
PALEMBANG DENGAN METODE PIROUSIS
OLEH:
Muhammad Roy Tri Handono
122011033
Telah di uji dihadapao tim pcnguji pada tanggal 28 Fcbruari 2017
Tin pengnji
Ir.Riiaah^fT
(
y^^t^
)
Dr. Ir. Elfidiab, MT
Dr. Ir. Kgs. Ahmad Roni, MT
HeiiiJnBiar.ST.,MT
Mcttgetahui
Dckau FakulUs Teknik Kinhi
_^==^iT-UMP
Mcngctahui
Ketua program Studi Teknik Kimia
KATA PENGANTAR
Fuji dan syukur penyusun panjatkan Kehadirat Allah SWT atas segala
rahmat dan Karunia-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan penulisan tugas
akhir yang berjudul "PEMBUATAN BAHAN BAKAR CAIR DENGAN
MEMANFAATKAN LIMBAH BAN BEKAS MENGGUNAKAN KATALIS
DARI LIMBAH BEKAS PERENGKAHAN MINYAK BUMI PT.
PERTAMINA RU III DENGAN METODE PIROLISIS " ini dengan baik.
Penulisan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan
pendidikan strata satu di Fakultas Teknik Program Studi Kimia Universitas
Muhammadiyah Palembang dan bertujuan untuk menggali dan menerapkan ilmu
yang telah didapat selama kiiliah. Penyusun menyadari bahwa di dalam
penyusunan Proposal Penelitian masih terdapat banyak kekurangan, oleh karena
itu penyusun sangat mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak agar
penyusunan tugas akhir ini dapat lebih sempuma.
Pada kesempatan ini penyusun raengucapkan terimakasih kepada :
1. Bapak Dr. Ir. Kgs A. Roni, MT. Sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Palembang dan sekaligus sebagai Dosen Pembimbing I.
2. Bapak Ir. Legiso, M.Si Sebagai Ketua Program Studi Teknik Kimia
Universitas Muhammadiyah Palembang.
3. Ibu Netty Herawati, ST,MT. Sebagai Sekretaris Program Studi Teknik Kimia
Universitas Muhammadiyah Palembang.
4. Ibu Heni Juniar, S.T, M.T sebagai dosen pembimbing II.
5. Staf Pengajar dan Karyawan di Program Studi Teknik Kimia Universitas
Muhammadiyah Palembang.
6. Staf Karyawan Biro Pusat Slatistik Palembang
7. Rekan-rekan Mahasiswa di Fakultas Teknik Program Studi Teknik Kimia
Universitas Muhammadiyah Palembang.
Semoga tugas Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua, amin
Palembang, Januari 2017
Penyusun
iii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
HALAMAN LEMBAR PERSETUJUAN
KATA PENGANTAR
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
"
ii
"i
iv
vi
vu
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Penimusan Masalah
1.3 Tujuan Penelitian
1.4 Manfaat Penelitian
1
1
1
4
4
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Ban
2.2 Potensi Limbah Ban Bekas sebagai Bahan Bakar
2.3 Polistirena
2.4 Pirolisis
3.2.1 Thermal Cracking
3.2.2 Hidro Cracking
3.2.1 Catalytic Cracking
3.2.2 Faktor yang Mempengaruhi Proses Pirolisis
2.5 Katalis
2.6 Penelitian Terdahulu
5
5
5
8
10
11
12
13
14
15
15
18
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Waktu Dan Tempat Penelitian
3.2 Alat Dan Bahan
3.2.1 Bahan Penelitian
19
19
19
19
19
iv
3.2.2 Alat Penelitian
3.3 Variabel Penelitian
3.3.1 Waktii Pembakaran
3.3.2 Persentase Berat Katalis
3.3 Prosedur Penelitian
3.3.1 Persiapan Bahan
3.3.2 Perancangan Tabung (reaktor) Pirolisis
3.3.3 Proses Pirolisis
19
19
19
20
19
21
21
22
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengaruh Waktu Pirolisis dan Berat Katalis Terhadap Volume Bahan
Bakar Cair Pada Waktu 120 menit
4.2 Pengaruh Waktu Pirolisis dan Berat Katalis Terhadap Volume Bahan
Bakar Cair Pada Waktu 180 menit
4.3 Analisa Hasil Bahan Bakar Cair
23
23
BABY
PENDAHULUAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
31
31
31
32
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
5.1 Lampiran 1
5.2 Lampiran 2
33
35
35
42
V
24
26
29
DAFTAR TABEL
label 1.1 Data Produksi dan Ekspor Karet Alam Indonesia
1
Tabel 2.1 Produksi & Konsumsi Karet Alam
7
label 2.2 Kandungan Kimia Karet Ban Kendaraan Bermotor
9
Tabel 2.3 Sifat Fisis Polistirena
11
Tabel 2.6 Perbandingan Penelitian
11
Tabel 3.2 Proses Pirolisis Waktu 120 Menit
22
Tabel 3.3 Proses Pirolisis Wakm 180 Menit
22
Tabel 4.1 Hasil Bahan Bakar Cair Dari Pirolisis Waktu 120 Menit
24
Tabel 4.2 Hasil Bahan Bakar Cair Dari Pirolisis Waktu 180 Menit
26
Tabel 4 5 Perbandingan Bahan Bakar Cair Hasil Penelitian & Peratmina
29
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Struktur Polistirena
10
Gambar 3.1. Diagram alir Penelitian
20
Gambar 3.2. Skema Alat
21
Gambar 4.1. Pengaruh Hubungan waktu Pirolisis & Berat Katalis Terhadap Hasil
Bahan Bakar Cair pada waktu 120 menit
25
Gambar 4.2. Pengaruh Hubungan waktu Pirolisis & Berat Katalis Terhadap Hasil
Bahan Bakar Cair pada waktu 180 menit
27
vii
ABSTRAK
Pertumbuhan limbah ban bekas meningkat setiap tahun berbanding lurus dengan
pertumbuhan kendaraan bermotor. Dan masalah yang ditimbulkan oleh limbah ban bekas
semakin bertambah apabila tidak ada penanggulangan yang tepat untuk mengurangi limbah
ban bekas. Pirolisis katalitik adalah salah satu cara untuk mengubah ban bekas dari bentuk
limbah ke bentuk lain yang mempunyai manfaat yaitu bahan bakar cair. Polystirena yang
terkandung dalam ban bekas adalah polimer sintetis yang dapat diubah menjadi bahan bakar
cair dengan metode pirolisis. Katalis bekas perengkahan minyak bumi PT Pertamina RU III
Palembang masih dapat digunakan kembali sebagai katalis pada pirolisis ban bekas untuk
meningkatkan proses dengan cara menurunkan suhu perengkahan dan waktu perengkahan
sehingga diperoleh bahan bakar cair yang maksimal. Proses dilakukan dengan menggunakan
karet ban bekas 500 gram dengan katalis 0%, 20%, 40%, 60% dan 80% dari berat karet ban
bekas dengan waktu pemanasan selama 120 menit dan 180 menit Dari hasil penelitian
diperoleh volume bahan bakar cair terbanyak dihasilkan dair penambahan katalis 80% dari
berat karet ban bekas dengan waktu pirolisis 180 menit yaitu 71 ml. Bahan bakar cair yang
didapat kemudian di analisa menggunakan Gas Chromtography. Dari analisa tersebut
didapatkan hasil dari pirolisis karet ban bekas menggunakan katalis bekas perengkahan
minyak bumi PT Pertamina RU III Palembang adalah bahan bakar mendekati premium.
Kesimpulan yang diperoleh bahwa karet ban bekas yang mengandung polystirena dapat
diolah menjadi bahan bakar cair.
KATA KUNCI : Pirolisis, Ban Bekas, Polystirena, Katalis Bekas Perengkahan Minyak Bumi
Pertamina RU III
BAB I
PENDAHIILLAN
1.1 Latar Belakang
Mulainya penggunaan karet bermula ketika Christopher Colombus melihat
orang - orang indian dengan menggunakan suatu bahan yang dapat memantul bila
dijatuhkan ke tanah. Kemudian berlanjut berkembang pada tahun 1731 oleh
ilmuan asal perancis yang keraudian mengembangkan salah satu jenisnya Havea
brasiliems sampai ke Asia Tenggara yang merupakan penghasil karet utama
didunia. Indonesia merupakan salah satu negara dengan pemasok karet terbesar di
kawasan Asia Tenggara. Penggimaan karet di Indonesia masih didominasi dalam
sektor pembuatan ban.
Data Kementerian Perindustrian (Kemenperin) menunjukan saat ini tak
kurang dari 14 produsen ban - baik merek lokai maupun dari mancanegara - yang
memprodiiksi ban di Indonesia. Mereka memiliki kapasitas produksi 77 juta unit
untuk ban mobil, truk dan bus, serta 64 juta unit imtuk ban sepeda motor. Dari
jumiah produksi yang dihasilkan setiap tahunnya sekitar 70 persennya diekspor
dengan nilai ekspor rata-rata US$ 2 miliar atau sekitar Rp 26,6 triliun. Negaranegara tujuan ekspor antara lain Amerika Serikat, Jepang, Asia, Australia,dan
Eropa.
Tabel 1.1. Data Produksi dan Ekspor Karet Alam Indonesia
Produksi (iula
^
ton)
Ekspor Oula
2008
2009
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
2,75
2,44
2.73
3,09
^
ton)
1
3,04
3,20
3.18
3,11
3,16
2
Produktivitas pertumbuhan industri ban Indonesia diperkirakan akan semakin
tinggi mengikuti pertumbuhan produksi kendaraan bermotor domestik dan global.
Hal ini bisa dilihat dengan jumiah kendaraan bermotor dan mobil dijalan raya
yang semakin padat. Dan jika produksi motor atau mobil semakin bertambah,
tentunya produksi ban itu sendiri akan semakin meningkat. Ban yang digunakan
dalam produksi tersebut antara Iain ban sepeda, ban motor, ban mobil, truk,
fiiso, hingga ban container. Produksi ban nasional naik 16% pada 2005 ketika
pertumbuhan ekonomi Indonesia mencapai 7,16%. Pada 2010, produksi ban
melonjak 27% saat perekonomian Indonsia tumbuh 5,82%.
Produksi kendaraan bermotor dunia, berdasarkan data Kelompok
Penelitian Karet Intemasional (IRSG), mencapai 59.623.000 unit pada 2010,
tumbuh 21% dari produksi 2009 yang hanya 49.650.000 unit. Tahun 2016,
produksi otomotif global diperkirakan tetap naik 8,9% atau sebanyak 64.033.000
unit. Sepanjang 2011, produksi ban dunia diprediksi mencapai 1.151.836 unit,
lebih besar 7,7% dari produksi tahun lalu yang sebanyak 1.079.432 unit atau
melonjak 13,8% dari 2009. Dari pemakaian kendaraan bermotor tersebut salah
satu komponennya yang pasti diperlukan adalah ban, baik ban mobil maupun
ban sepeda motor. Bila Kendaraan tersebut dipakai maka dalam jarak kurang
2.500 KM harus sudah diganti dengan ban yang bam, kemudian ban bekasnya
dibuang.
Seiring dengan itu, maka limbah ban-ban bekas yang tidak terpakai di
lingkungan semakin meningkat. Ban bekas yang dibuang tersebut karena
bahannya terbuat dari karet yang tidak bisa membusuk maka bila tidak
dimanfaatkan atau dibakar akan menjadi sampah yang menyebabkan poiusi dan
memerlukan mang yang luas untuk menampungnya. Bila ban bekas tersebut
dibakar maka akan menimbulakan efek bam yaitu poiusi udara dan
penambahan panas hasil pembakaran yang sedikit banyak akan mempengaruhi
pemanasan global yang semakin meningkat. Oleh karena itu, diperlukan usaha
3
untuk mengubah limbah ban bekas menjadi sesuatu yang lebih berguna lagi
agar tidak mencemari lingkungan kita.
Penanganan ban bekas tersebut biasa dilakukan dengan menggunakan
cara yang sudah populer yaitu 3R( Reuse, Reduce, Recycle), akan tetapi cara itu
mempunyai kelemahan. Aitematif yang lebih baik untuk menangani sampah
atau limbah ban bekas adalah mengkonversi menjadi bentuk lain, yaitu bahan
bakar cair sebagai energi aitematif. Ban berbahan dasar karet adalah salah satu
polimer sintetis (polystyrene). Polystyrene berasal dari minyak bumi sehingga
soiusi terbaik saat ini adalah mengembalikan ke bentuk minyak. Perengkahan
polistirine adalah cara mengurangi limbah tersebut. Perengkahan (Cracking)
adalah proses memutus rantai polimer menjadi senyawa dengan berat molekul
yang lebih rendah . Meskipun cara ini termasuk kedalam recyle tetapi hasil daur
iilang bukan menjadikan kembali kebentuk ban atau karet. Perengkahan ban
bekas ini menggunakan metode pirolisis.
Pirolisis atau pirolisa adalah proses penguraian biomassa dengan
memanfaatkan panas pada suhu lebih dari 150"C Pada proses ban bekas ini
berlangsung pada suhu tinggi, sehingga diperlukan katalis untuk menumnkan
suhu temperature dan mempercepat reaksi perengkahan sehingga selain dapat
mempersingkat waktu proses tetapi dapat mendapatkan produk bahan bakar
yang baik.
Berdasarkan uraian diatas, maka perlu dilakukan penelitian untuk
mengurangi limbah ban bekas sekaligus untuk menentukan pengamh katalis
yang digunakan dalam perengkahan "Pembuatan Bahan Bakar Cair dengan
Memanfaatkan Limbah Ban Bekas Menggunakan Katalis Dari Limbah
Bekas Perengkahan Minyak Bumi Pertamina RU III Palembang dengan
Metode Pirolisis" diharapkan bisa mengurangi limbah ban bekas juga dapat
mendapatkan hasil konversi minyak yang lebih banyak dan berkualitas baik.
4
1.2 Perumusan IMasalah
Dari uraian latar belakang masalah diatas maka rumusan masalah dalam penelitian
ini adalah:
1. Bagaimana potensi karet ban bekas sebagai bahan baku produksi bahan bakar
cair?
2. Apakah bahan bakar cair hasil pirolisis termasuk dalam hidrokarbon jenis
premium, solar atau minyak tanah(kerosin)
3. Bagaimana pengaruli penambahan berat katalis yang digunakan dalam proses
pirolisis?
4. Bagaimana pengamh waktu operasi terhadapap volume bahan bakar cair yang
dihasilkan?
13 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Untuk mempelajan potensi karet ban bekas sebagai bahan baku produksi
bahan bakar cair.
2. Untuk mengetahui jenis bahan bakar cair dari hasil pirolisis.
3. Untuk mempelajari pengamh penambahan berat katalis yang digunakan
terhadap volume bahan bakar yang dihasilkan pada proses pirolisis.
4. Untuk mempelajari pengamh waktu operasi terhadap volume bahan bakar
cair yang dihasilkan pada proses pirolisis
1.4 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah:
1. Mengurangi penceinaran lingkungan yang disebabkan oleh karet ban bekas.
2. Memberikan kontribusi ilmu pengetahuan temlama yang berkaitan dengan
pengolahan limbah padat.
3. Memberikan informasi tentang pengolahan limbah ban bekas sebagai energi
aitematif bempa bahan bakar cair.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Ban (Tyres)
Roda sebagai bagian vital kendaraan atau mesin, mula pertama
ditemukan oleh orang Sumeria pada 3.500 tahun SM. Di Mesopotamia,
ditemukan pula sebuah benda bulat dengan poros di bagian tengahnya,
diperkirakan sebuah tatakan untuk membuat tembikar dari masa yang sama. Ini
membuktikan bahwa pada saat itu orang mulai tahu prmsip kerja gerak
lingkaran.
Selanjutnya, pada 3000 SM, kereta dorong mulai dikenal di Asiria,
kemudian berlanjut di Lembah Indus. Sedangkan masyarakat Eropa Daratan
dan Tengah bam mengenal kereta dorong sekitar 1000 SM, malah Inggris bam
pada tahun 500 SM.
Pada mulanya kendaraan yang beroda belura bisa dibelok-belokkan.
Tiap kali akan berbelok, selumh roda beserta keretanya haus diangkat. Masalah
ini lalu terpecahkan dengan ditemukannya poros untuk roda depan yang bisa
membelokkan roda. Saat orang mulai menggunakan kereta perang, roda yang
sudah berjemji mulai dilengkapi ban, yang bentuknya masih amat sederhana:
apakah dibalut kulit atau lapisan tembaga. Agar awet di jalanan jelek, roda
diberi berpaku-paku atau jemjinya dibuat menembus pelek. Bahkan, para ahli
teknik Romawi memodifikasi roda menjadi penggerak untuk irigasi.
Roda berangsur menjadi bagian dari budaya dan teknologi. Orang sadar,
bahwa gerak mekanis bagi penciptaan apa pun, hanya bisa dilakukan dengan
roda. Lompatan ilmu pengetahuan ini terjadi ketika manusia menemukan roda
bergigi, yang mula pertama digunakan pada roda tenaga air. Kemudain pada
abad I SM, gabungan roda dari berbagai ukuran dan masing-masing
dihubimgkan dengan tali. Inilali yang belakangan diketahui sebagai prinsip
5
6
perpindahan beban, percepatan dan perlambatan putaran. Prinsip ini kemudian
menjadi mekanisme dasar penciptaan jam.
Pada tahun 1515 orang menemukan wheel-lock, roda yang bisa diputar
dan berhenti oleh sebuah benda pengganjal. Prinsip ini kemudian
dikembangkan menjadi roda gerigi pemantik bom - dan korek api. Dunia
teknik sangat terbantu oleh penemuan roda. Dari mesin es krim sampai PLTA,
mesin jahit sampai pesawat ulang-alik, sepeda sampai mobil balap formula.
Perkembangan roda sebagai penggerak kendaraan kemudian tak dapat
dilepaskan dari perkebangan ban, yang ditentukan oleh peran Robert William
Thomson dan John Boyd Dunlop.
Thomson, seorang insinyur Inggris, mengembangkan "ban mati" di
sekeliling pelek kendaraan menjadi "ban hidup" alias berongga udara yang
dipatenkan pada tahun 1845. Karya Thomson kemudian dikembangkan oleh
"bapak ban" Dunlop, seorang dokter hewan asal Belfast. Irlandia. Jika
Thomnson menggunakan kulit binatang sebagai bahan dasamya, Dunlop
menggantinya dengan karet. Penemuan yang dipatenkannya tahun 1870 itulah
cikal-bakal roda kendaraan masa kini.
Tokoh lain pun menyusul. Charles Kingston Welch menemunakn "ban
dalam" yang tidak langsung terkena permukaan tanah karena diberi lapisan
tambahan. Sedangkan William Erskine Bartlett, menemukan ban luar yang
dilengkapi penguat pada tepinya, agar tidak mudali lepas ketika dipasang pada
pelek.
Sejak itu, teknologi ban berkembang pesat. Perbaikan, baik dari segi
teknik pembuatan maupun materi dasamya, tiunbuh dari waktu ke waktu.
Sampai sekarang, ragam, macam dan jenis ban sangat beraneka. Jumlahnya tak
kurang dari 3.500 macam. Baik ban luar yang mengharuskan pemakaian ban
dalam, maupun jenis tubeless alias tanpa ban dalam.
7
Sebagai industri komplementer dari industri otomotif, industri ban
menipakan industri hilir karet alam yang tumbuh sejaian dengan kemajuan
teknologi dan peningkatan kesejahteraan masyarakat. Sebagai pengguna karet
alam, industri ban dunia inenyerap sekitar 70% - 80% dari produksi karet alam
dunia, sisanya digunakan oleh industri lain seperti industri sepatu, perlengkapan
rumah tangga dan keperluan barang industri lainnya.
Produksi ban menimit Asosiasi Pemsahaan Ban Indonesia (APBI, 2004)
dibedakan atas ban roda-4 dan ban roda-2. Ban mobil roda-4 meru-pakan
produksi utama dengan jumiah produksi pada tahun 2004 sebesar 35.371.135
unit, diikuti ban sepeda motor dengan jumiah produksi 18.610,528 unit (APBI
2004). Pertumbuhan produksi rata-rata 8,2 %. Pertumbuhan negatif sebesar
14,5 % terjadi pada saat masa krisis ekonomi tahun 1997-1998. Taliun 1999
jumiah produksi meningkat seiring dengan membaiknya pereko-nomian.
Pertumbuhan yang pesat terjadi pada periode 2002 - 2004 seiring dengan
bangkitmya industri otomotif.
Indonesia merupakan produsen karet dengan area) terluas di dunia,
mencapai lebih 3.6 juta hektar, sedang-kan Thailand memiliki luas areal hanya
1,95 juta ha (Ditjenbim 2012. IRSG 2013). Produksi dan konsumsi karet alam
dari tiga negara produsen utama karet alam pada tahun 2012.
Tabel 2.1. Produksi dan Konsumsi Karet Alam Tahun 2012 (ribu ton)
Negara
Produksi
Konsumsi
% Konsumsi terhadap
Konsumsi
Indonesia
1851
165
8.91
Thailand
2900
298
10.28
Malaysia
1000
433
43.30
Sumber: IRSG, 2013
8
Produksi ban dalam negeri mengalami pertumbuhan yang cukup signifikan,
sampai tahun 2010 pertum-buhan rata-rata per tahun mengalami kenaikan 10%.
Total produksi tahun 2011 mencapai 41 juta unit dan sekitar 75% diekspor,
sisanya untuk memenuhi kebutiihan domestik. Pertumbuhan tahun 2011 - 2012
diperkirakan kecil dari 10% karena naiknya biaya produksi sebagai akibat
kenaikan tarif daftar listrik, kenaikan bahan bakar minyak (Pane dalam
Kompas, 2012)
2.2
Potensi Limbah Ban Bekas sebagai Bahan Bakar
Limbah ban bekas banyak dihasilkan oleh tempat - tempat otomotif
seperti bengkel dll. Berdasarkan Undang - Undang Nomor 18 Tahun
2008 tentang
Pengelolaan
Sampah, pasal
22
tentang
Pengelolaan, Penanganan Sampah:
1. Pemilalian dalam bentuk pengelompokan dan pemisahan sampah sesuai
dengan jenis, jumiah, dan/atau sifet sampah.
2. Pengumpulan dalam bentuk pengambilan dan pemindahan sampah dari
sumber sampah ke tempat penampungan sementara atau tempat pengolahan
sampah terpadu.
3. Pengangkutan dalam bentuk membawa sampah dari sumber dan/atau dari tempat
penampungan sampah sementara atau dari tempat pengolahan sampah terpadu
menuju ke tempatpemrosesan akhir.
4. Pengolahan dalam bentuk mengubah karakteristik, komposisi, dan jumlali
sampah.
5. Pemrosesan akhir sampah dalam b^tuk pengembalian sampah dan/atau residu hasil
pengolahan sebelumnya ke media lingkungan secara aman.
Maka masyarakat ataupun pihak lain harus berupaya melakukan pengelolaan
dan penanganan berbagai macam sampah. Salah satunya ban bekas yang terus
meningkat dan akan menjadi masalah yang serius jika tidak ditangani dengan
cermat. Limbah ban bekas berdampak negative pada lingkungan karena ban
9
bekas tidak dapat terxirai dengan cepat serta dapat menurunkan kesuburan
tanah. Apabila dibuang seinbarangan juga dapat menyumbat saluran drainase
yang akan menyebabkan banjir. Pemusnahan limbah ban bekas dengan cara
pembakaran juga kurang efektif dan beresiko menyebabkan polutan dari emisi
gas buang dan partikulat pencemar lainnya.
Ban berbahan dasar karet merupakan salah satu jenis polimer sintetis
(Polistirena). Polistirena tidak dapat dengan mudah di recyle sehingga
pengolahan limbali polistirena agar tidak mencemari lingkungan. Pirolisis
adalah salah satu cara untuk mengurangi limbah tersebut.
Tabel 2.2. Kandungan Kimia Karet Ban Kendaraan Bermotor
No
Kandungan
Kadar (%)
1
Kadar Karet Alam
25
2
Kadar Karet Butadien
15
3
Kadar Butil Karet
5
4
Kadar Karbon Hitam
35
5
Kadar ZnO
4
6
Kadar Oil/Naften/Aromatik
4
7
Kadar Kotoran/Debu/Kaolin/Kalsium
12
Sumber: Susila dkk. 2015
10
2.3.
Polistirena
Disingkat berikut ISO Standard PS» adalah sebuah aromatik polimer yang
dibuat dari aromatik monomer sty rene, cairan hidrokarbon yang secara komersial
diproduksi dari minyak bumi oleh di industri kimia. rumus kimia Polystyrene
adalali (C « H g) n.itu berisi unsiu-unsur kimia karbon dan hidrogen . Karena itu
adalah hidrokarbon aromatik , ia membakar dengan nyala kuning oranye, sebagai
lawan aromatik hidrokarbon non-polimer seperti polyethylene, yang terbakar
dengan nyala kuning muda. Polistirena padat mumi adalah sebualt plastik tak
berwama, keras dengan fleksibilitas yang terbatas yang dapat dibentuk menjadi
berbagai macam produk dengan detil yang bagus. Penambahan karet pada saat
polimerisasi dapat meningkatkan fleksibilitas dan ketahanan kejut. Susunan
kimiawi dari polistiren adalah hidrokarbon rantai panjang dengan setiap karbon
lain yang terhubung ke kelompok fenil. Polimer ini penambalian hasil stirena
ketika vinyl benzene (styrene) monomer melampirkan untuk membentuk rantai
polystyrene.
CH,
CH
^CH2
-CH2
^CH2
>.CH2
-CH2
CH
CH2
CH
^ciT
^ C H ' ^
CH
or
Q] P P P O [Q
many
styrene
polystyrene
Gambar 2.1. Struktur Polystirena
Polistiren umumnya fleksibel dan bisa datang dalam bentuk padatan yang
bisa dibentuk atau cairan kental. Karena molekul hidrokarbon rantai panjang yang
terdiri dari ribuan atom, gaya menarik total antara molekul-molekul
besar. Namun, ketika polimer dipanaskan, rantai dapat mengambil tingkat yang
lebih tinggi konformasi
dan slide terakhir satu
sama
lain. Ini antarmolekul kelemahan memungkinkan rantai polistiren untuk meluncur
sepanjang satu sama lain, memberikan sistem fleksibel dan elastis. Kemampuan
sistem yang akan mudah cacat di atas temperatur transisi kaca memungkinkan
polystyrene untuk dengan mudah melunak dan dicetak dengan penambahan panas.
11
Tabel 2.3. Sifat FIsis Polostirena
Densitas
IUJU Kg/m
Specific Gravity
1.05
lO-'" S/m
Electrical Conductivity (s)
Thermal Conductivity (k)
0.08W/(m.K)
46 - 60 Mpa
Tensile Strength (St)
Glass Temperature
95"C
Melting Point
240"C
Heat Transfer Coefficient (Q)
Specific Heat
1.3kJ/(kg.K)
Decomposition
X years, still decaying
Sumber: Reska dkk, 2013
Pirolisis
Pirolisis yaitu perengkahan (cracking) dengan bantuan panas dalam
kondisi bebas atau sedikit oksigen, mengurai senyawa organik dari suatu bahan
menjadi produk cair dan gas dengan melepaskan ikatan bahan-bahan anorganik
yang terikal. Proses pirolisis dapat disebut juga dengan proses perengkahan atau
cracking. Cracking adalah proses pemecahan rantai polimer menjadi senyawa
dengan berat molekul yang lebih rendah. Ada tiga macam proses cracking yaitu
hidro cracking, thermal cracking dan catalytic cracking . Konversi limbali ban
bekas menjadi bahan bakar memiliki beberapa keimtungan, dan merupakan salah
satu aitematif utama untuk pengolahan limbah ban bekas, karena metode landfill
dan insenerasi memiliki berbagai dampak terhadap lingkungan seperti poiusi
udara serta pencemaran tanah. Dalam pirolisis, bahan polimer dipanaskan sampai
suhu tinggi, sehingga struktur makromolekul mereka dipecah menjadi molekul
yang lebih kecil, produk pirolisis dapat dibagi menjadi fraksi gas, fi^ksi cair yang
terdiri dari parafin, olefin, naftena dan aromatik, dan residu padat.
2.4.
12
2.4.1. Thermal Cracking
Pirolisis, disebut juga thermolisis (Yunani: pur = api, termos = hangat; luo
= melonggarkan), adalah proses dekomposisi kimia dan termal, umiunnya
mengarah ke molekul yang lebih kecil. Thermolisis adalah istilah yang lebih tepat
daripada pirolisis karena api menunjukkan adanya oksigen. Disebagian besar
proses pirolisis udara dihilangkan untuk alasan keamanan, kualitas produk, dan
yield. Pirolisis dapat dilakukan pada berbagai suhu, waktu reaksi, tekanan, dan
dengan adanya atau tidak adanya gas atau cairan, dan katalis reaktif. Pirolisis ban
bekas dapat di proses pada suhu rendah (150 "C), menengah (150-600 °C) atau
suhu tinggi (> 600 °C) dan umumnya dilakukan pada tekanan atmosfer.
Keimtungan dari proses pkoMsis/thermal cracking adalah :
a. Volume sampah berkurang secara signifikan ('/c/^^ bahan bakar cair.
2.4.2. Hidro Cracking
Hidro cracking adalah proses cracking dengan mereaksikan bahan dengan
hidrogen di dalam wadah tertutup yang dilengkapi dengan pengaduk pada
temperatur antara 150 - 400 C dan tekanan hidrogen 3 - 1 0 MPa. Dalam proses
hydrocracking ini dibantu dengan katalis. Hidro Cracking sampah polimer
biasanya melibatkan reaksi dengan hidrogen katalis yang berlebih dalam
autoclave batch yang diaduk pada suhu tinggi dan bertekanan. Pekerjaan tersebut,
13
terutama berfokus untuk memperoleh kualitas bensin tinggi mulai dari berbagai
feed. Feed khas termasuk polietilena, polietilena tereftalat, polistirena, polivinil
Klorida dan polimer campuran, polimer limbah dari sampah kota dan sumbersumber lain telah dievaluasi dan termasuk logam transisi (misalnya, Pt, Ni, Mo,
Fe) didukung oleh padatan asam (seperti alumina, amorf silika-alumina, zeolit dan
zirkonia sulfat). Katalis ini menggabungkan kedua kegiatan hidrogenasi dan
cracking.
2,43 Catalytic Cracking
Catalytic Cracking merupakan proses cracking yang menggunakan katalis
untuk melakukan reaksi perengkahan, dimana dengan adanya katalis dapat
mengurangi temperatur dan waktu reaksi. Hasi) proses a pada hidrokarbon ringan
yang terjadi pada suhu yang lebih rendah. Biaya harus dikurangi untuk membuat
proses lebih menarik dari perspektif ekonomi. Penggunaan kembali katalis dan
penggunaan katalis yang efektif dalam jumiah yang lebih kecil dapat
mengoptimalkan pilihan ini. Proses ini dapat dikembangkan dengan biaya yang
efisien dengan menggunakan proses daur ulang polimer komersial imtuk
memecahkan masalah lingkungan dari pembuangan limbah ban bekas. Daur ulang
katalitik telah terbukti secara signifikan lebih efisien daripada thermal craking.
Variabel-variabel utama dalam proses perengkahan katalis adalah suhu, tekanan.
Kenaikan konversi reaksi dapat dicapai dengan cara ; (Fadarina, 2010)
a. Suhu tinggi
b. Tekanan tinggi
Degradasi ban bekas mengarah pada pembentukan gas, cairan, dan residu.
Dalam degradasi polistirena, coke juga dibentuk. Katalis heterogen lebih mudah
terpisah dari medium reaksi namun katalis ini kesulitan dalam deaktifasi karena
dapat menjadi coke, sedangkan katalis homogen sulit untuk di keluarkan dari
produk akhir dan akibatnya katalis tersebut lebih mudah menjadi lumpur
14
Efek utama penambahan katalis dalam pirolisis ban bekas adalah sebagai
berikut:
a. Suhu pirolisis untuk mencapai konversi tertentu berkurang drastis dan
sebagai rasio katalis / ban meningkat, suhu pirolisis dapat lebih
diturunkan.
b. Lebih banyak iso-alkana dan aromatik di kisaran Cs-Cis dapat diproduksi,
yang sangat diinginkan bensin-rentang hidrokarbon.
c. Laju reaksi meningkat secara signifikan, 2-4 kali lebih cepat daripada
noncatalyUc thermal cracking.
2A.4. Factor yang Memepengaruhi Proses Pirolisis
Banyak hal yang menjadi factor-faktor yang dapat mempengaruhi pada
proses pirolisis:
1) Waktu
Waktu berpengaruh pada produk yang akan dihasilkan karena, semakin
lama waktu proses pirolisis teijadi produk yang dihasilkan (residu,tar, dan
gas) makin naik. Kenaikan itu sampai dengan waktu hingga, yaitu waktu
yang diperlukan sampai hasil produk (residu, tar, dan gas) mencapai
konstan. Nilai t dihitung sejak proses isothermal berlangsung
2) Suhu
Suhu sangat mempengaruhi produk yang dihasilkan karena semakin tinggi
suhu makin tinggu nilai konstanta dekomposisi termal makin besar
sehingga laju pirolisis bertambah.
3) Ukuran partikel
Semakin besar ukuran partikel, luas permukaan per satuan berat semakin
kecil, yang berdampak memperlambat proses pirolisis.
4) Berat partikel
Semakin banyak bahan yang dimasukan, menyebabkan hasil bahan bakar
caiittar) dan arang semakin meningkat (Aprian Ramadhan P, dkk)
15
2.5.
Katalis
Definisi kataiisator, pertama kali ditemukan oleh Oswald, yaitu suatu
substansi yang mengubah laju suatu reaksi kimia tanpa mengubah besamya
energy yang menyerlai reaksi tersebut. Lebih lanjut, Oswalt (1902)
mendefinisikan kataiisator sebagai suatu substansi yang mengubah laju suatu
reaksi tanpa terdapat sebagai produk akhir reaksi. Bell (1941) menjelaskan
substansi yang dapat disebut sebagai kataiisator suatu reaksi adalah ketika
sejumlah tertentu substansi ditambahkan maka akan megakibatkan laju reaksi
bertambah dari laju pada keadaan stoikiometri biasa. Semua definisi diatas
memasukkan kategori kataiisator sebagai substansi yang menaikkan laju reaksi
dan dalam hal ini tidak mengganggu kesetimbangan (Triyono, 1994 dalam
Yusnani, 2008).
Katalis adalah suatu zat yang dapat mempercepat atau memperlambat
reaksi. Katalis sengaja ditambahkan dalam jumiah sedikit ke dalam suatu
sistem reaksi untuk mempercepat reaksi. Pada reaksi akhir, zat katalis diperoleh
kembali dalam bentuk zat semula. Dalam suatu reaksi, katalis tidak mengalami
perubahan kimia (tidak ikut bereaksi). Katalis juga tidak dapat memicu reaksi,
tetapi hanya membantu reaksi yang berlangsung lambat menjadi cepat. Katalis
bekerja dengan cara turut terlibat dalam setiap tahap reaksi dengan cara mengubah
mekanisme reaksi, tetapi pada akhir tahap, katalis terbentuk kembali. Katalis yang
memperlambat reaksi disebut inhibitor.
Pada proses perengkahan katalis berftingsi tmtuk membantu memecah
senyawa karbon. Dengan bantuan katalis minyak mentah dapat diproses sehingga
diperoleh varisasi tumnan minyak mentah seperti permiun, kerosin, solar, dan
produk lainya tergantung pada tingkat perengkahan dari rantai karbon. Katalis
buangan perengkahan minyak bumi (Spent Catalyst) PT. Petamina RU III
Palembang terdiri dari unsur silica, alumina dan besi (Si02 + AIO2 + Fe203).
Katalis yang telah dipakai pada proses perengkahan minyak bumi masih memiliki
energy aktifasi yang masih bisa dimanfaatkan. Katalis yang baik harus memiliki
sifat, antara lain:
16
1) Dehidrasi
Dehidrasi adalah proses yang bertujuan untuk melepaskan molekul molekul air dari kisi Kristal sehingga terbentuk suatu rongga dengan
permukaan yang lebih besar dan tidak lagi terhndungi oleh suatu yang
berpenganih terhadap proses adsorpsi. Proses dehidrasi mempunyai flingsi
utama melepas molekul air dari kerangka katalis sehingga mempertinggi
tingkat keakiifan katalis.
2) Adsorpsi
Pada keadaan normal, ruang hampa dalam katalis terisi oleh molekul air
bebas yang berada disekitar kation. Bila katalis dipanaskan pada suhu
sekitar 300-400"C air tersebut akan keluar sehingga katalis dapat berfimgsi
sebagai penyerap gas atau cairan.
3) Penukar ion
Penukar ion didalam katalis adalah proses dimana ion asli yang terdapat
dalam Kristal diganti dengan kation lain dikamakan membutuhkan
penambahan muatan listrik.
4) Selektivitas
Selektifitas adalah kemampuan katalis untuk memberikan produk reaksi
yang diinginkan (dalam jumiah tinggi) dari sejumlaii produk yang
mungkin dihasilkan.
5) Aktifitas dan stabilitas
Aktifitas adalali kemampuan katalis untuk mengubah bahan baku menjadi
produk yang diinginkan. Dan dapat menjaga aktifitas, produktivitas dan
selektivitas dalam jangka waktu tertentu.
Katalis perengkahan dalam industri minyak bumi umumnya mempkan
katalis heterogen atau padatan dengan luar permukaan dan keasaman yang tinggi
serta stabilitas termal yang cukup besar. Luas pennukaan katalis yang digunakan
dalam proses ini berkisa 300m^/ gram hingga 700m^/gram. Bahan padatan
tersebut antara lain adalah alumina, alumina oksida.silica-aluinina.zeolite dan
clay. Pada produksi gasoline, dilaporkan penggunaan katalis pada perengkahan
17
minyak bumi menghasilkan oktan yang tinggi. Mekanisme dasamya adalali pada
pembentukan muatan elektrik suatu molekul yang disebabkan oleh keasaman
padatan katalis. Pembentukan karbokation baru dan pemutusan ikatan C-C dari
molekul didasarkan pada kesetabilan hiperkonjugasi yang mungkin dalam
molekul karbokation yang terbentuk bersifat sangat reaktif dan dapat menyerang
paraffin atau nafta dan menghasilkan karbokation yang baru. Senyawa aromatik
tersubtitusi alkil dapat bereaksi dalam beberapa mekanisme, salah satunya
pemutusan rantai atau perengkahan. Aromatic tersubtitusi alkil dapat
menghasilkan karbokation dan senyawa aromatic. Perpindahan dapat terjadi
memebentuk produk isomer. Katalis perengkahan yang awalnya digunakan pada
proses perengkahan minyak bumi kemudian dikembangkan lebih lanjut pada
proses pirolisis ban bekas.
2.6.
Penelitian Terdahulu
Dalam penelitian yang terlah dilakukan Reska dkk, 2009, yang
menjelaskan pirolisis terhadap ban bekas untuk memperoleh senyawa hidrokarbon
yang bahan bakar cair. Pirolisis dilakukan didalam reactor tabung dengan
pemanasan oleh furnace elektrik secara batch. Dalam penelitian ini temperature
pirolisis yang digunakan dari 500"C, 550"C, dan 600°C. Pirolisis dengan metode
thermo-catalytic pyroiysis dengan menggunakan katalis zeolite HY dan ZSM-5
dengan berat 0,5 - 1,5 gram. Waktu proses yang diberlakukan sampai tidak ada
lagi uap yang mengalir. Sedangkan karet ban bekas yang digunakan berukura 1x1
mm dengan berat 50 gram. Dari percobaan yang dilakukan diperoleh hasil yang
setara premium pada suhu 550T dan berat katabs 1 gram. Reska dkk,
berkesimpulan bahwa dengan jiuulah katalis yang tetap dan suliu yang semakin
tinggi dihasilkan produk cair yang semakin banyak, hal ini disebabkan jumiah
karet ban bekas yang dapat terdegradasi menjadi senyawa hidrokarbon cair
menjadi semakin besar. Demikian pula dengan suhu yang tetap dan berat katalis
yang semakin besar, hidrokarbon cair yang dihasilkan pun semakin banyak, ini
dikamakan semakin banyaknya gugus asam (yang berasal dari katalis zeolite)
18
maka reaksi perengkahan karet ban bekas menjadi senyawa yang lebih sederhana
semakin baik.
Sedangakan Susila dkk, 2013, melakukan proses pirolisis didalam reactor
tabung dengan pemanasan oleh pemanas (kompor secara batch. Dalam penelitian
ini temperature pirolisis yang digunakan dari 200"C. Pirolisis dengan metode
thermo-catalytic pyroiysis dengan menggunakan katalis zeolite sintetis. Waktu
proses yang diberlakukan dengan waktu 60 - 120 menit. Sedangkan karet ban
bekas yang digmiakan berukura Ixl mm dengan berat 500 gram. Dari percobaan
yang dilakukan diperoleh hasil hidrokarbon cair jenis premium. Dan
menyimpulkan bahwa semakin banyak jumiah atau berat katalis yang
ditambahkan dalma proses pirolisis maka volume bahan bakar cair yang
dihasilkan semakin banyak dan semakin lama waktu operasi maka volume bahan
bakar cair yang dihasilkan semakin banyak.
Susila dkk
Reska dkk
Penelitian ini
Tabel 2.6. Perbandinag Penelitian
Katalis
Proses
Lebih mahal kama Instalasi dan
katalis yang
penggunaan alat
digimakan dua
cukup mmit dan
katalis berupa
sedikit lebih
zeolite HY dan
banyak
ZSM-5
Penggunaan alat
Katalis yang
sederhan dan tidak
digunakan pada
iiistalasi tidak
penelitian ini
rumit
mahal kama
menggunakan
zeolite sintetis
Katalis yang
Alat yang
digunakan
memanfaatkan alat
mempakan limbah yg sudah tidak
bekas
digunakan seperti
tabung gas dan
perengkahan
biaya instalasi alat
sehingga biaya
kebengkel
bisa di
sehingga biaya
minimalisasi
sehingga biayanya sedikit lebih
mahal
lebih murah
Hasil
Bahan bakar cair
yang dihasilkan
mendekati
premium
Bahan bakar cair
yang dihasilkan
jenisnya adalah
premium
Bahan bakar cair
yang dihasilkan
jenisnya adalah
mendekati
premium
BAB m
METODE PENELITIAN
3.1 Waktu Dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Analisa Program Studi
Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Palembang.
3.2 Alat Dan Bahan
3.2.1 Bahan Penelitian
- Ban Bekas
- Catalyst Spent dari PT. Pertamina RU III Palembang.
33.2 Alat Penelitian
1. Kompor
2. Tabung Pirolisis
3. Termometer gas
4. Kondensor
5. Selang
6. Water Batch
7. Penampunng Kondensat
3.3.
Variabel Penelitian
3.3.1. Waktu Pembakaran
Seperti yang Reska dkk, simpulkan dalam penelitiannya bahwa dengan
jumiah katalis yang tetap dan suhu yang semakin tinggi dihasilkan produk cair
yang semakin banyak, hal ini disebabkan jumiah karet ban bekas yang dapat
terdegradasi menjadi senyawa hidrokarbon cair menjadi semakin besar. Demikian
pula dengan suhu yang tetap dan berat katalis yang semakin besar, hidrokarbon
cair yang dihasilkan pun semakin banyak, ini dikamakan semakin banyaknya
gugus asam (yang berasal dari katalis zeolite) maka reaksi perengkahan karet ban
bekas menjadi senyawa yang lebih sederhana semakin baik.
Dalam penelitian ini variabel waktu yang digunakan adalah 120 menit
pembakaran dan 180 menit pembakaran
19
20
3.3.2. Persentase Berat Katalis
Penggunaan katalis dapat menurunkan tingkat aktivasi energy yang
dibutuhkan, membuat reaksi pirolisis terjadi lebih cepat dan terjadi pada suhu
yang lebih rendah. Serta banyaknya katalis mempengaruhi banyaknya hasil bahan
bakar cair. Berat katalis yang digunakan dalam penlitian ini mempunyai
persentase yaitu 0%, 20%, 40%, 60%, dan 80%.
3.4. Prosedur Penelitian
Pengumpulan ban bekas dan
pengambilan katalis
Pemotongan ban bekas (resizing)
dan persiapan katalis
Pirolisis
I
Padat
Cair
Destilasi
Analisa gas chromatography (GC)
SELESAI
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
1
Gas
2!
3.4.1. Persiapan Bahan
Persiapan bahan bertujuan mempersiapkan bahan-bahan yang akan
digunakan dalam proses pirolisis. Pertama ban bekas dikumpulkan dari bengkelbengkel motor di sekitar daerah Plaju dan mengajukan pennintaan katalis bekas
perengkahan minyak bumi (catalyst spent) kepada PT. Pertamina RU HI
Palembang. Kemudian ban bekas yang sudah didapat selanjutnya di potongpotong (sizing) dengan ukuran 0,5 mm. Lalu ban bekas ditimbang dan dipisahkan
dengan berat 500 gram pada masing-masing variabel waktu. Sedangkan katalis
ditimbang dan dipisahkan dengan ratio berat ban dari 20 %, 40%, 60%, dan 80%.
3.4.2. Perancangan Tabung (Reaktor) Pirolisis
Tabung pirolisis dibuat dengan memodifikasi tabung gas 3 kg yang sudah
tidak digunakan lagi menjadi tebung tempat pirolisis terjadi atau sebagai reaktor.
Kemudian membuat tambahan penutup untuk memasukan umpan yang berupa
campuran ban bekas yang sudah dipotong dengan katalis bekas perengkahan
minyak bumi ke bengke! las dan menambah pipa untuk mengalirkan hasil produk
untuk dikondensasi oleh kodensor.
I
n
a6
Feed
Product ^C 7
Gambar 3.1 Skema Alat
22
3.4.3 Proses Pirolisis
Setelah perisapan bahan - bahan penelitian seperti karet dan katalis telah
selesai ditimbang sesuai berat yang sudah ditentukan dan perancangan tabling
pirolisis selesai dibuat dari bengkel pengelasan dan alat telah diambil maka
langkali selanjutnya adalah melakukan proses pirolisis. Pada proses pirolisis yang
akan dilakukan dalam penelitian ini adalah berdasarkan variabel yang sudah
ditentukan yaitu berdasarkan berat katalis 0%, 20%, 40%, 60% dan 80% dari
berat karet ban bekas. Proses pirolisis tersebut dilakukan pada variabel waktu 120
180 menit dan 180 menit seperti pada table berikut.
Tabel 3.1. Tabel Proses Pembakaran yang dilakukan waktu 120 menit
No
Berat Ban Bekas Berat Katalis (gr)
Hasil (ml)
(gr)
1
500
0
2
500
100
3
500
200
4
500
300
5
500
400
Tabel 3.2. Tabel Proses Pembakaran yang dilakukan waktu 180 menit
No
Berat Ban Bekas Berat Katalis (gr)
Hasil (ml)
(gr)
1
500
0
2
500
100
3
500
200
4
500
300
5
500
400
Dari yang dijelaskan pada table diatas bahwa proses pembakaran pada penelitian
ini dilakukan sebanyak sepuluh kali dengan suhu tetap 200"C dan menghasilkan
masing-masing pembakaran yang berupa bahan bakar cair
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Bahan baku pada penelitian ini menipakan karet ban bekas kendaraan roda
dua yang sudah dibuang dan yang sudah tidak terpakai lagi yang didapatkan dari
bengkel dan tampal ban. Sebelum dibakar dengan metode pirolisis karet ban bekas
dipotong-potong dengan ukuran 0.5 cm yang bertujuan untuk mempercepat proses
perengkahan. Lalu kemudian dicuci dan dikeringkan dengan cara dijemur. Karet
ban bekas yang telah kering baru bisa digunakan pada proses pirolisis sebagai
balian baku pembuatan bahan bakar cair dengan menambalikan limbah bekas
perengkahan minyak bumi sebagai katalis pada proses pirolisis. Karet ban bekas
lalu ditimbang sesuai variable penelitian. Proses pirolisis dapat dilakukan setelah
memasukan campuran dari karet ban bekas dengan katalis dengan berat yang telah
ditentukan kedalam tabung pirolisis yang kemudian memanaskan tabung pirolisis
dengan pemanas (kompor).
Penelitian pembuatan bahan bakar cair dengan memanfaatkan limbah
ban bekas menggunakan katalis dari limbah bekas perengkahan minyak
bumi Pertamina RU III Palembang dengan metode pirolisis yang telah
didapat dari perlakuan percobaan pirolisis di laboratorium pada suhu 200"C
dengan variable berat katalis 0%, 20%, 40%, 60%, dan 80% dan berat karet ban
bekas 500 pada perlakuan variabel waktu selama 2 jam dan 3 jam proses pirolisis.
Penelitian ini mempelajari mengenai pembuatan balian bakar cair dengan
memanfaatkan karet ban bekas sebagai bahan baku, pengaruh waktu pirolisis dan
berat katalis terhadap volume bahan bakar cair yang dihasilkan pada proses
pirolisis yang dilakukan pada penelitian ini.
23
24
4.1.
Pengaruh Waktu Pirolisis dan Berat Katalis Terhadap Volume Bahan
Bakar Cair Pada Waktu 120 Menit.
Setelah proses pirolisis selesai dan didapatkan bahan bakar cair yang
masih mengandung zat pengotor seperti tar karet maka perlu dilakukan destilasi
untuk memumikan bahan bakar cair yang telah didapatkan dari proses pirolisis
dari kandimgan-kandungan yang tidak diinginkan. Berdasarkan hasil perlakuan
percobaan yang telah dilakukan pada penelitian ini, didapatkan hasil dari bahan
bakar cair yang sudah didestilasi yang ditunjukan pada table berikut
Tabel 4.1 Hasil Bahan Bakar Cair dari Pirolisis Karet Ban Bekas
padaWaktu 120 menit
No
1
2
3
4
5
Herat Awal Karet Ban
Bekas (gr)
500
500
500
500
500
Berat Katalis (gr) Hasil Bahan Bakar
CairtmL)
0
34
100
38
200
45
300
51
400
56
Dari data yang telah dijelaskan oleh table diatas maka dapat dibuat
hubungan antara berat katalis yang digunakan dengan hasil bahan bakar cair pada
variable waktu yang telah ditentukan. Sehingga dari data tersebut diperoleh
bentuk grafik perbandingan yang digambarkan pada gambar grafik 4.1 berikut.
25
0
0
100
—
200
300
Berat Katalis (gr)
400
500
Gambar 4.1. Pengaruh Hubungan antara Waktu Pirolisis dan Berat Katalis
terhadap Hasil Bahan Bakar Cair pada Waktu 120 menit.
Dari Gambar 4.1 diatas menunjukan pengaruh hubungan antara waktu
pirolisis dan berat kalalis terhadap hasil bahan bakar cair pada waktu 120 menit,
bahwa volume hasil bahan bakar cair terus meningkat seiring dengan
meningkatnya jumiah berat katalis yang ditambahkan. Ini dapat dilihat pada grafik
diatas yang menunjukan jumlali hasil dari bahan bakar cair yang didapat dari
perlakuan pirolisis selama 120 menit. Semakin banyak jumiah berat katalis yang
ditambahkan pada proses pirolisis karet ban bekas maka hasil bahan bakar cair
yang diproduksi semakin banyak. Penambahan katalis yang digunakan mulai dari
0% dari berat ban bekas yaitu tanpa katalis, 20% dari berat ban bekas yaitu
penambahan 100 gram berat katalis, 40% dari berat ban bekas yaitu penambahan
200 gram berat katalis , 60% dari berat ban bekas yaitu penambahan 300 gram
berat katalis, dan 80% dari berat ban bekas yaitu penambahan 400 gram berat
katalis yang ditambalikan pada proses pirolisis yang dilakukan dan memuijukan
peningkatan pada grafik yang disajikan.
26
Volume tertinggi yang dapat dihasilkan dari proses pirolisis karet ban
bekas pada waktu pirolisis 120 menit yaitu sebanyak 56 ml dengan penambahan
berat katalis yang digunakan sebanyak 400 gram. Arita dkk. (2014) menyatakan
bahwa dengan memperbanyak jumiah katalis yang digunakan juga dapat
memperbanyak hasil dari bahan bakar cair yang akan diperoleh. Ini dikamakan
semakin banyaknya gugus asam yang berasal dari silka-alumina maka reaksi
penguraian karet ban bekas menjadi senyawa yang lebih sederhana akan menjadi
semakin baik.
4.2.
Pengaruh Waktu Pirolisis dau Berat Katalis Terhadap Voluuie Bahau
Bakar Cair Pada Waktu 180 Menit.
Setelali proses pirolisis pada waktu 120 menit telah selesai dilakukan maka
selanjutnya dilakukan proses pirolisis pada waktu 180 menit dengan perlakuan
variabel suhu tetap yang sama yaitu 200''C. Sama halnya dengan variabel waktu
120 menit yaitu perlu dilakukan destilasi pada bahan bakar cair yang didapat dari
proses pirolisis untuk memumikan bahan bakar cair yang masih mengandimg zat
pengotor seperti tar karet. Berdasarkan hasil perlakuan percobaan yang telah
dilakukan pada penelitian ini, didapatkan hasil dari bahan bakar cair yang sudah
didestilasi yang ditunjukan pada table berikut.
Tabel 4.2. Hasil Bahau Bakar Cair dari Pirolisis Karet Ban Bekas pada
Hasil Bahan Bakar
Berat Awal Karet Waktu
Ban 180 meuit
No
1
2
3
4
5
Berat Katalis (gr)
Bekas (gr)
500
500
500
500
500
0
100
200
300
400
Cair (mL)
37
46
54
62
71
27
Dari data yang telah dijelaskan oleh table diatas maka dapat dibuat
hubungan antara berat katalis yang digunakan dengan hasil bahan bakar cair pada
variable waktu yang telah ditentukan. Sehingga dari data tersebut diperoleh
bentuk grafik perbandingan yang digambarkan pada gambar grafik 4.2 berikut.
80
ISO menit
0 '
0
100
—
200
300
Berat Katalis (gr)
400
500
Gambar 4.2. Pengaruh Hubungan antara Waktu Pirolisis dan Berat Katalis
terhadap Hasil Bahan Bakar Cair pada Waktu 180 menit.
Dari Gambar 4.1 diatas menunjukan pengaruh hubungan antara
waktu pirolisis dan berat katalis terhadap hasil bahan bakar cair pada waktu 180
menit, bahwa volume hasil bahan bakar cair terus meningkat bersamaan dengan
meningkatnya jumiah berat katalis yang ditambahkan. Ini dapat dilihat pada grafik
diatas yang menunjukan jumiah hasil dari bahan bakar cair yang didapat dari
perlakuan pirolisis selama 180 menit dimana semakin banyak jumiah berat katalis
yang ditambalikan pada proses pirolisis karet ban bekas maka hasil bahan bakar
cair yang diproduksi semakin banyak. Penambahan katalis yang digunakan pada
perlakuan variabel waktu 180 menit juga sama dengan variabel waktu 120 mulai
dari 0% dari berat ban bekas yaitu tanpa katalis sampai dengan 80% dari berat ban
bekas yaitu penambahan 400 gram berat katalis yang ditambahkan pada proses
pirolisis yang dilakukan dan menunjukan pula peningkatan pada grafik yang
disajikan.
28
Volume tertinggi yang dapat dihasilkan dari proses pirolisis karet ban
bekas pada waktu pirolisis 180 menit yaitu sebanyak 71 ml dengan penambahan
berat katalis yang digunakan sebanyak 400 gram. Dengan melakukan penambahan
jumiah katalis yang digunakan dapat memperbanyak hasil dari bahan bakar cair
yang akan diperoleh. Hasil teori yang didapatkan pada perlakuan variabel waktu
pirolisis 180 menit sama dengan perlakuan variabel waktu 120 menit.
43.
Analisa Hasil Bahan Bakar Cair
Hasil bahan bakar cair yang didapat kan dari proses pirolisis dengan
perlakuan variabel waktu 120 menit dan 180 menit menghasilkan hasil yang terus
meningkat seperti yang dijelaskan dari gambar grafik 4.1 dan 4.2. bersamaan
dengan meningkatnya berat katalis yang ditambahkan. Dan diperoleh bahan bakar
cair yang terus meningkat seiring dengan meningkatnya waktu pirolisis (Ismi
Lufina, dkk, 2013). jadi memperpanjang waktu pirolisis dapat memperoleh hasil
bahan bakar cair yang lebih banyak, ini dikamakan perengkahan dari karet ban
bekas untuk memecah rantai lebih banyak kama meningkatnya waktu pirolisis
sehingga volume balian bakar cair yang didapat semakin banyak. Houshman dkk.
(2013) menyatakan bahwa dengan meningkatnya suhu maka semakin banyak
ikatan polimer yang terputus dan membentuk rantai pendek.
Dari hasil proses pirolisis karet ban bekas yang dilakukan pada variabel
berat katalis dan waktu pirolisis, diperoleh hasil bempa produk bahan bakar cair
yang kemudian dianalisa secara kualitatif dengan menggunakan gas kromatografi
dilakukan di Pertamina RU III Palembang. Dimana hasil dari analisa tersebut
langsung dibandingkan dengan bahan bakar cair dari pertamina seperti premium,
minyak tanah, dan solar yang ditampilkan pada tebel 4.5 berikut.
29
Tabel 4.5. Perbandingan Bahan Bakar Cair Hasil Penelitian dengan Bahan
Bakar Cair Pertamina Minyak
No
Karakteristik
(Parameter)
Unit
1 Density (15T) Kg/m'
2 Flash Point
X
3 Sulfur Content %
Hasil
Penelitian
778
27
0,13
Solar
Tanah
min max min max min Max
Premium
715 780 775 840 815 870
-36
38
52
0,05
0,20
0,50
Dari table hasil analisa diatas dapat diketahui bahwa densitas bahan bakar
cair hasil dari penelitian yang dilakukan termasuk kedalam batas densitas
premium meskipun nilainya mendekati batas densitas maksimum dari premium.
Titik nyala bahan bakar cair hasil penelitian berada dibawali batas minimum flash
point dari premium t
PEMBUATAN BAHAN BAKAR CAIR DENGAN MEMANFAATKAN
LIMBAH BAN BEKAS MENGGUNAKAN KATALIS DARI LIMBAH
BEKAS PERENGKAHAN MINAYAK BUMI PT. PERTAMINA RU III
DENGAN METODE PIROLISIS
Oleh:
Muhamraad Roy Tri Handono
122011033
Dibuat Untuk Mcmenuhi Syarat Mcndapatkan Gelar Sarjana
Pada Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik
Univcrsitas Muhammadiyah Palembang
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIYERSITAS MUHAMMADIYAH PALEMBANG
2017
LEMBAR PENGESAHAN
PEMBUATAN BAHAN BAKAR CAIR DENGAN MEMANFAATKAN
LIMBAH BAN BEKAS MENGGUNAKAN KATALIS DARI LIMBAH
BEKAS PERENGKAHAN MINAYAK BUMI PT. PERTAMINA RU ID
DENGAN METODE PIROLISIS
OLEH:
Muhammad Roy Tri Handono
122011033
Palembang, Janoari 2017
Disetajai Oleh:
LAPORAN PENELITIAN
PEMBUATAN BAHAN BAKAR CAIR DENGAN MEMANFAATKAN
LIMBAH BAN BEKAS MENGGUNAKAN KATALIS DAIR UMBAH
BEKAS PERENGKAHAN MINYAK BUM! PERTAMINA RU III
PALEMBANG DENGAN METODE PIROUSIS
OLEH:
Muhammad Roy Tri Handono
122011033
Telah di uji dihadapao tim pcnguji pada tanggal 28 Fcbruari 2017
Tin pengnji
Ir.Riiaah^fT
(
y^^t^
)
Dr. Ir. Elfidiab, MT
Dr. Ir. Kgs. Ahmad Roni, MT
HeiiiJnBiar.ST.,MT
Mcttgetahui
Dckau FakulUs Teknik Kinhi
_^==^iT-UMP
Mcngctahui
Ketua program Studi Teknik Kimia
KATA PENGANTAR
Fuji dan syukur penyusun panjatkan Kehadirat Allah SWT atas segala
rahmat dan Karunia-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan penulisan tugas
akhir yang berjudul "PEMBUATAN BAHAN BAKAR CAIR DENGAN
MEMANFAATKAN LIMBAH BAN BEKAS MENGGUNAKAN KATALIS
DARI LIMBAH BEKAS PERENGKAHAN MINYAK BUMI PT.
PERTAMINA RU III DENGAN METODE PIROLISIS " ini dengan baik.
Penulisan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan
pendidikan strata satu di Fakultas Teknik Program Studi Kimia Universitas
Muhammadiyah Palembang dan bertujuan untuk menggali dan menerapkan ilmu
yang telah didapat selama kiiliah. Penyusun menyadari bahwa di dalam
penyusunan Proposal Penelitian masih terdapat banyak kekurangan, oleh karena
itu penyusun sangat mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak agar
penyusunan tugas akhir ini dapat lebih sempuma.
Pada kesempatan ini penyusun raengucapkan terimakasih kepada :
1. Bapak Dr. Ir. Kgs A. Roni, MT. Sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Palembang dan sekaligus sebagai Dosen Pembimbing I.
2. Bapak Ir. Legiso, M.Si Sebagai Ketua Program Studi Teknik Kimia
Universitas Muhammadiyah Palembang.
3. Ibu Netty Herawati, ST,MT. Sebagai Sekretaris Program Studi Teknik Kimia
Universitas Muhammadiyah Palembang.
4. Ibu Heni Juniar, S.T, M.T sebagai dosen pembimbing II.
5. Staf Pengajar dan Karyawan di Program Studi Teknik Kimia Universitas
Muhammadiyah Palembang.
6. Staf Karyawan Biro Pusat Slatistik Palembang
7. Rekan-rekan Mahasiswa di Fakultas Teknik Program Studi Teknik Kimia
Universitas Muhammadiyah Palembang.
Semoga tugas Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua, amin
Palembang, Januari 2017
Penyusun
iii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
HALAMAN LEMBAR PERSETUJUAN
KATA PENGANTAR
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
"
ii
"i
iv
vi
vu
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Penimusan Masalah
1.3 Tujuan Penelitian
1.4 Manfaat Penelitian
1
1
1
4
4
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Ban
2.2 Potensi Limbah Ban Bekas sebagai Bahan Bakar
2.3 Polistirena
2.4 Pirolisis
3.2.1 Thermal Cracking
3.2.2 Hidro Cracking
3.2.1 Catalytic Cracking
3.2.2 Faktor yang Mempengaruhi Proses Pirolisis
2.5 Katalis
2.6 Penelitian Terdahulu
5
5
5
8
10
11
12
13
14
15
15
18
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Waktu Dan Tempat Penelitian
3.2 Alat Dan Bahan
3.2.1 Bahan Penelitian
19
19
19
19
19
iv
3.2.2 Alat Penelitian
3.3 Variabel Penelitian
3.3.1 Waktii Pembakaran
3.3.2 Persentase Berat Katalis
3.3 Prosedur Penelitian
3.3.1 Persiapan Bahan
3.3.2 Perancangan Tabung (reaktor) Pirolisis
3.3.3 Proses Pirolisis
19
19
19
20
19
21
21
22
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengaruh Waktu Pirolisis dan Berat Katalis Terhadap Volume Bahan
Bakar Cair Pada Waktu 120 menit
4.2 Pengaruh Waktu Pirolisis dan Berat Katalis Terhadap Volume Bahan
Bakar Cair Pada Waktu 180 menit
4.3 Analisa Hasil Bahan Bakar Cair
23
23
BABY
PENDAHULUAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
31
31
31
32
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
5.1 Lampiran 1
5.2 Lampiran 2
33
35
35
42
V
24
26
29
DAFTAR TABEL
label 1.1 Data Produksi dan Ekspor Karet Alam Indonesia
1
Tabel 2.1 Produksi & Konsumsi Karet Alam
7
label 2.2 Kandungan Kimia Karet Ban Kendaraan Bermotor
9
Tabel 2.3 Sifat Fisis Polistirena
11
Tabel 2.6 Perbandingan Penelitian
11
Tabel 3.2 Proses Pirolisis Waktu 120 Menit
22
Tabel 3.3 Proses Pirolisis Wakm 180 Menit
22
Tabel 4.1 Hasil Bahan Bakar Cair Dari Pirolisis Waktu 120 Menit
24
Tabel 4.2 Hasil Bahan Bakar Cair Dari Pirolisis Waktu 180 Menit
26
Tabel 4 5 Perbandingan Bahan Bakar Cair Hasil Penelitian & Peratmina
29
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Struktur Polistirena
10
Gambar 3.1. Diagram alir Penelitian
20
Gambar 3.2. Skema Alat
21
Gambar 4.1. Pengaruh Hubungan waktu Pirolisis & Berat Katalis Terhadap Hasil
Bahan Bakar Cair pada waktu 120 menit
25
Gambar 4.2. Pengaruh Hubungan waktu Pirolisis & Berat Katalis Terhadap Hasil
Bahan Bakar Cair pada waktu 180 menit
27
vii
ABSTRAK
Pertumbuhan limbah ban bekas meningkat setiap tahun berbanding lurus dengan
pertumbuhan kendaraan bermotor. Dan masalah yang ditimbulkan oleh limbah ban bekas
semakin bertambah apabila tidak ada penanggulangan yang tepat untuk mengurangi limbah
ban bekas. Pirolisis katalitik adalah salah satu cara untuk mengubah ban bekas dari bentuk
limbah ke bentuk lain yang mempunyai manfaat yaitu bahan bakar cair. Polystirena yang
terkandung dalam ban bekas adalah polimer sintetis yang dapat diubah menjadi bahan bakar
cair dengan metode pirolisis. Katalis bekas perengkahan minyak bumi PT Pertamina RU III
Palembang masih dapat digunakan kembali sebagai katalis pada pirolisis ban bekas untuk
meningkatkan proses dengan cara menurunkan suhu perengkahan dan waktu perengkahan
sehingga diperoleh bahan bakar cair yang maksimal. Proses dilakukan dengan menggunakan
karet ban bekas 500 gram dengan katalis 0%, 20%, 40%, 60% dan 80% dari berat karet ban
bekas dengan waktu pemanasan selama 120 menit dan 180 menit Dari hasil penelitian
diperoleh volume bahan bakar cair terbanyak dihasilkan dair penambahan katalis 80% dari
berat karet ban bekas dengan waktu pirolisis 180 menit yaitu 71 ml. Bahan bakar cair yang
didapat kemudian di analisa menggunakan Gas Chromtography. Dari analisa tersebut
didapatkan hasil dari pirolisis karet ban bekas menggunakan katalis bekas perengkahan
minyak bumi PT Pertamina RU III Palembang adalah bahan bakar mendekati premium.
Kesimpulan yang diperoleh bahwa karet ban bekas yang mengandung polystirena dapat
diolah menjadi bahan bakar cair.
KATA KUNCI : Pirolisis, Ban Bekas, Polystirena, Katalis Bekas Perengkahan Minyak Bumi
Pertamina RU III
BAB I
PENDAHIILLAN
1.1 Latar Belakang
Mulainya penggunaan karet bermula ketika Christopher Colombus melihat
orang - orang indian dengan menggunakan suatu bahan yang dapat memantul bila
dijatuhkan ke tanah. Kemudian berlanjut berkembang pada tahun 1731 oleh
ilmuan asal perancis yang keraudian mengembangkan salah satu jenisnya Havea
brasiliems sampai ke Asia Tenggara yang merupakan penghasil karet utama
didunia. Indonesia merupakan salah satu negara dengan pemasok karet terbesar di
kawasan Asia Tenggara. Penggimaan karet di Indonesia masih didominasi dalam
sektor pembuatan ban.
Data Kementerian Perindustrian (Kemenperin) menunjukan saat ini tak
kurang dari 14 produsen ban - baik merek lokai maupun dari mancanegara - yang
memprodiiksi ban di Indonesia. Mereka memiliki kapasitas produksi 77 juta unit
untuk ban mobil, truk dan bus, serta 64 juta unit imtuk ban sepeda motor. Dari
jumiah produksi yang dihasilkan setiap tahunnya sekitar 70 persennya diekspor
dengan nilai ekspor rata-rata US$ 2 miliar atau sekitar Rp 26,6 triliun. Negaranegara tujuan ekspor antara lain Amerika Serikat, Jepang, Asia, Australia,dan
Eropa.
Tabel 1.1. Data Produksi dan Ekspor Karet Alam Indonesia
Produksi (iula
^
ton)
Ekspor Oula
2008
2009
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
2,75
2,44
2.73
3,09
^
ton)
1
3,04
3,20
3.18
3,11
3,16
2
Produktivitas pertumbuhan industri ban Indonesia diperkirakan akan semakin
tinggi mengikuti pertumbuhan produksi kendaraan bermotor domestik dan global.
Hal ini bisa dilihat dengan jumiah kendaraan bermotor dan mobil dijalan raya
yang semakin padat. Dan jika produksi motor atau mobil semakin bertambah,
tentunya produksi ban itu sendiri akan semakin meningkat. Ban yang digunakan
dalam produksi tersebut antara Iain ban sepeda, ban motor, ban mobil, truk,
fiiso, hingga ban container. Produksi ban nasional naik 16% pada 2005 ketika
pertumbuhan ekonomi Indonesia mencapai 7,16%. Pada 2010, produksi ban
melonjak 27% saat perekonomian Indonsia tumbuh 5,82%.
Produksi kendaraan bermotor dunia, berdasarkan data Kelompok
Penelitian Karet Intemasional (IRSG), mencapai 59.623.000 unit pada 2010,
tumbuh 21% dari produksi 2009 yang hanya 49.650.000 unit. Tahun 2016,
produksi otomotif global diperkirakan tetap naik 8,9% atau sebanyak 64.033.000
unit. Sepanjang 2011, produksi ban dunia diprediksi mencapai 1.151.836 unit,
lebih besar 7,7% dari produksi tahun lalu yang sebanyak 1.079.432 unit atau
melonjak 13,8% dari 2009. Dari pemakaian kendaraan bermotor tersebut salah
satu komponennya yang pasti diperlukan adalah ban, baik ban mobil maupun
ban sepeda motor. Bila Kendaraan tersebut dipakai maka dalam jarak kurang
2.500 KM harus sudah diganti dengan ban yang bam, kemudian ban bekasnya
dibuang.
Seiring dengan itu, maka limbah ban-ban bekas yang tidak terpakai di
lingkungan semakin meningkat. Ban bekas yang dibuang tersebut karena
bahannya terbuat dari karet yang tidak bisa membusuk maka bila tidak
dimanfaatkan atau dibakar akan menjadi sampah yang menyebabkan poiusi dan
memerlukan mang yang luas untuk menampungnya. Bila ban bekas tersebut
dibakar maka akan menimbulakan efek bam yaitu poiusi udara dan
penambahan panas hasil pembakaran yang sedikit banyak akan mempengaruhi
pemanasan global yang semakin meningkat. Oleh karena itu, diperlukan usaha
3
untuk mengubah limbah ban bekas menjadi sesuatu yang lebih berguna lagi
agar tidak mencemari lingkungan kita.
Penanganan ban bekas tersebut biasa dilakukan dengan menggunakan
cara yang sudah populer yaitu 3R( Reuse, Reduce, Recycle), akan tetapi cara itu
mempunyai kelemahan. Aitematif yang lebih baik untuk menangani sampah
atau limbah ban bekas adalah mengkonversi menjadi bentuk lain, yaitu bahan
bakar cair sebagai energi aitematif. Ban berbahan dasar karet adalah salah satu
polimer sintetis (polystyrene). Polystyrene berasal dari minyak bumi sehingga
soiusi terbaik saat ini adalah mengembalikan ke bentuk minyak. Perengkahan
polistirine adalah cara mengurangi limbah tersebut. Perengkahan (Cracking)
adalah proses memutus rantai polimer menjadi senyawa dengan berat molekul
yang lebih rendah . Meskipun cara ini termasuk kedalam recyle tetapi hasil daur
iilang bukan menjadikan kembali kebentuk ban atau karet. Perengkahan ban
bekas ini menggunakan metode pirolisis.
Pirolisis atau pirolisa adalah proses penguraian biomassa dengan
memanfaatkan panas pada suhu lebih dari 150"C Pada proses ban bekas ini
berlangsung pada suhu tinggi, sehingga diperlukan katalis untuk menumnkan
suhu temperature dan mempercepat reaksi perengkahan sehingga selain dapat
mempersingkat waktu proses tetapi dapat mendapatkan produk bahan bakar
yang baik.
Berdasarkan uraian diatas, maka perlu dilakukan penelitian untuk
mengurangi limbah ban bekas sekaligus untuk menentukan pengamh katalis
yang digunakan dalam perengkahan "Pembuatan Bahan Bakar Cair dengan
Memanfaatkan Limbah Ban Bekas Menggunakan Katalis Dari Limbah
Bekas Perengkahan Minyak Bumi Pertamina RU III Palembang dengan
Metode Pirolisis" diharapkan bisa mengurangi limbah ban bekas juga dapat
mendapatkan hasil konversi minyak yang lebih banyak dan berkualitas baik.
4
1.2 Perumusan IMasalah
Dari uraian latar belakang masalah diatas maka rumusan masalah dalam penelitian
ini adalah:
1. Bagaimana potensi karet ban bekas sebagai bahan baku produksi bahan bakar
cair?
2. Apakah bahan bakar cair hasil pirolisis termasuk dalam hidrokarbon jenis
premium, solar atau minyak tanah(kerosin)
3. Bagaimana pengaruli penambahan berat katalis yang digunakan dalam proses
pirolisis?
4. Bagaimana pengamh waktu operasi terhadapap volume bahan bakar cair yang
dihasilkan?
13 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Untuk mempelajan potensi karet ban bekas sebagai bahan baku produksi
bahan bakar cair.
2. Untuk mengetahui jenis bahan bakar cair dari hasil pirolisis.
3. Untuk mempelajari pengamh penambahan berat katalis yang digunakan
terhadap volume bahan bakar yang dihasilkan pada proses pirolisis.
4. Untuk mempelajari pengamh waktu operasi terhadap volume bahan bakar
cair yang dihasilkan pada proses pirolisis
1.4 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah:
1. Mengurangi penceinaran lingkungan yang disebabkan oleh karet ban bekas.
2. Memberikan kontribusi ilmu pengetahuan temlama yang berkaitan dengan
pengolahan limbah padat.
3. Memberikan informasi tentang pengolahan limbah ban bekas sebagai energi
aitematif bempa bahan bakar cair.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Ban (Tyres)
Roda sebagai bagian vital kendaraan atau mesin, mula pertama
ditemukan oleh orang Sumeria pada 3.500 tahun SM. Di Mesopotamia,
ditemukan pula sebuah benda bulat dengan poros di bagian tengahnya,
diperkirakan sebuah tatakan untuk membuat tembikar dari masa yang sama. Ini
membuktikan bahwa pada saat itu orang mulai tahu prmsip kerja gerak
lingkaran.
Selanjutnya, pada 3000 SM, kereta dorong mulai dikenal di Asiria,
kemudian berlanjut di Lembah Indus. Sedangkan masyarakat Eropa Daratan
dan Tengah bam mengenal kereta dorong sekitar 1000 SM, malah Inggris bam
pada tahun 500 SM.
Pada mulanya kendaraan yang beroda belura bisa dibelok-belokkan.
Tiap kali akan berbelok, selumh roda beserta keretanya haus diangkat. Masalah
ini lalu terpecahkan dengan ditemukannya poros untuk roda depan yang bisa
membelokkan roda. Saat orang mulai menggunakan kereta perang, roda yang
sudah berjemji mulai dilengkapi ban, yang bentuknya masih amat sederhana:
apakah dibalut kulit atau lapisan tembaga. Agar awet di jalanan jelek, roda
diberi berpaku-paku atau jemjinya dibuat menembus pelek. Bahkan, para ahli
teknik Romawi memodifikasi roda menjadi penggerak untuk irigasi.
Roda berangsur menjadi bagian dari budaya dan teknologi. Orang sadar,
bahwa gerak mekanis bagi penciptaan apa pun, hanya bisa dilakukan dengan
roda. Lompatan ilmu pengetahuan ini terjadi ketika manusia menemukan roda
bergigi, yang mula pertama digunakan pada roda tenaga air. Kemudain pada
abad I SM, gabungan roda dari berbagai ukuran dan masing-masing
dihubimgkan dengan tali. Inilali yang belakangan diketahui sebagai prinsip
5
6
perpindahan beban, percepatan dan perlambatan putaran. Prinsip ini kemudian
menjadi mekanisme dasar penciptaan jam.
Pada tahun 1515 orang menemukan wheel-lock, roda yang bisa diputar
dan berhenti oleh sebuah benda pengganjal. Prinsip ini kemudian
dikembangkan menjadi roda gerigi pemantik bom - dan korek api. Dunia
teknik sangat terbantu oleh penemuan roda. Dari mesin es krim sampai PLTA,
mesin jahit sampai pesawat ulang-alik, sepeda sampai mobil balap formula.
Perkembangan roda sebagai penggerak kendaraan kemudian tak dapat
dilepaskan dari perkebangan ban, yang ditentukan oleh peran Robert William
Thomson dan John Boyd Dunlop.
Thomson, seorang insinyur Inggris, mengembangkan "ban mati" di
sekeliling pelek kendaraan menjadi "ban hidup" alias berongga udara yang
dipatenkan pada tahun 1845. Karya Thomson kemudian dikembangkan oleh
"bapak ban" Dunlop, seorang dokter hewan asal Belfast. Irlandia. Jika
Thomnson menggunakan kulit binatang sebagai bahan dasamya, Dunlop
menggantinya dengan karet. Penemuan yang dipatenkannya tahun 1870 itulah
cikal-bakal roda kendaraan masa kini.
Tokoh lain pun menyusul. Charles Kingston Welch menemunakn "ban
dalam" yang tidak langsung terkena permukaan tanah karena diberi lapisan
tambahan. Sedangkan William Erskine Bartlett, menemukan ban luar yang
dilengkapi penguat pada tepinya, agar tidak mudali lepas ketika dipasang pada
pelek.
Sejak itu, teknologi ban berkembang pesat. Perbaikan, baik dari segi
teknik pembuatan maupun materi dasamya, tiunbuh dari waktu ke waktu.
Sampai sekarang, ragam, macam dan jenis ban sangat beraneka. Jumlahnya tak
kurang dari 3.500 macam. Baik ban luar yang mengharuskan pemakaian ban
dalam, maupun jenis tubeless alias tanpa ban dalam.
7
Sebagai industri komplementer dari industri otomotif, industri ban
menipakan industri hilir karet alam yang tumbuh sejaian dengan kemajuan
teknologi dan peningkatan kesejahteraan masyarakat. Sebagai pengguna karet
alam, industri ban dunia inenyerap sekitar 70% - 80% dari produksi karet alam
dunia, sisanya digunakan oleh industri lain seperti industri sepatu, perlengkapan
rumah tangga dan keperluan barang industri lainnya.
Produksi ban menimit Asosiasi Pemsahaan Ban Indonesia (APBI, 2004)
dibedakan atas ban roda-4 dan ban roda-2. Ban mobil roda-4 meru-pakan
produksi utama dengan jumiah produksi pada tahun 2004 sebesar 35.371.135
unit, diikuti ban sepeda motor dengan jumiah produksi 18.610,528 unit (APBI
2004). Pertumbuhan produksi rata-rata 8,2 %. Pertumbuhan negatif sebesar
14,5 % terjadi pada saat masa krisis ekonomi tahun 1997-1998. Taliun 1999
jumiah produksi meningkat seiring dengan membaiknya pereko-nomian.
Pertumbuhan yang pesat terjadi pada periode 2002 - 2004 seiring dengan
bangkitmya industri otomotif.
Indonesia merupakan produsen karet dengan area) terluas di dunia,
mencapai lebih 3.6 juta hektar, sedang-kan Thailand memiliki luas areal hanya
1,95 juta ha (Ditjenbim 2012. IRSG 2013). Produksi dan konsumsi karet alam
dari tiga negara produsen utama karet alam pada tahun 2012.
Tabel 2.1. Produksi dan Konsumsi Karet Alam Tahun 2012 (ribu ton)
Negara
Produksi
Konsumsi
% Konsumsi terhadap
Konsumsi
Indonesia
1851
165
8.91
Thailand
2900
298
10.28
Malaysia
1000
433
43.30
Sumber: IRSG, 2013
8
Produksi ban dalam negeri mengalami pertumbuhan yang cukup signifikan,
sampai tahun 2010 pertum-buhan rata-rata per tahun mengalami kenaikan 10%.
Total produksi tahun 2011 mencapai 41 juta unit dan sekitar 75% diekspor,
sisanya untuk memenuhi kebutiihan domestik. Pertumbuhan tahun 2011 - 2012
diperkirakan kecil dari 10% karena naiknya biaya produksi sebagai akibat
kenaikan tarif daftar listrik, kenaikan bahan bakar minyak (Pane dalam
Kompas, 2012)
2.2
Potensi Limbah Ban Bekas sebagai Bahan Bakar
Limbah ban bekas banyak dihasilkan oleh tempat - tempat otomotif
seperti bengkel dll. Berdasarkan Undang - Undang Nomor 18 Tahun
2008 tentang
Pengelolaan
Sampah, pasal
22
tentang
Pengelolaan, Penanganan Sampah:
1. Pemilalian dalam bentuk pengelompokan dan pemisahan sampah sesuai
dengan jenis, jumiah, dan/atau sifet sampah.
2. Pengumpulan dalam bentuk pengambilan dan pemindahan sampah dari
sumber sampah ke tempat penampungan sementara atau tempat pengolahan
sampah terpadu.
3. Pengangkutan dalam bentuk membawa sampah dari sumber dan/atau dari tempat
penampungan sampah sementara atau dari tempat pengolahan sampah terpadu
menuju ke tempatpemrosesan akhir.
4. Pengolahan dalam bentuk mengubah karakteristik, komposisi, dan jumlali
sampah.
5. Pemrosesan akhir sampah dalam b^tuk pengembalian sampah dan/atau residu hasil
pengolahan sebelumnya ke media lingkungan secara aman.
Maka masyarakat ataupun pihak lain harus berupaya melakukan pengelolaan
dan penanganan berbagai macam sampah. Salah satunya ban bekas yang terus
meningkat dan akan menjadi masalah yang serius jika tidak ditangani dengan
cermat. Limbah ban bekas berdampak negative pada lingkungan karena ban
9
bekas tidak dapat terxirai dengan cepat serta dapat menurunkan kesuburan
tanah. Apabila dibuang seinbarangan juga dapat menyumbat saluran drainase
yang akan menyebabkan banjir. Pemusnahan limbah ban bekas dengan cara
pembakaran juga kurang efektif dan beresiko menyebabkan polutan dari emisi
gas buang dan partikulat pencemar lainnya.
Ban berbahan dasar karet merupakan salah satu jenis polimer sintetis
(Polistirena). Polistirena tidak dapat dengan mudah di recyle sehingga
pengolahan limbali polistirena agar tidak mencemari lingkungan. Pirolisis
adalah salah satu cara untuk mengurangi limbah tersebut.
Tabel 2.2. Kandungan Kimia Karet Ban Kendaraan Bermotor
No
Kandungan
Kadar (%)
1
Kadar Karet Alam
25
2
Kadar Karet Butadien
15
3
Kadar Butil Karet
5
4
Kadar Karbon Hitam
35
5
Kadar ZnO
4
6
Kadar Oil/Naften/Aromatik
4
7
Kadar Kotoran/Debu/Kaolin/Kalsium
12
Sumber: Susila dkk. 2015
10
2.3.
Polistirena
Disingkat berikut ISO Standard PS» adalah sebuah aromatik polimer yang
dibuat dari aromatik monomer sty rene, cairan hidrokarbon yang secara komersial
diproduksi dari minyak bumi oleh di industri kimia. rumus kimia Polystyrene
adalali (C « H g) n.itu berisi unsiu-unsur kimia karbon dan hidrogen . Karena itu
adalah hidrokarbon aromatik , ia membakar dengan nyala kuning oranye, sebagai
lawan aromatik hidrokarbon non-polimer seperti polyethylene, yang terbakar
dengan nyala kuning muda. Polistirena padat mumi adalah sebualt plastik tak
berwama, keras dengan fleksibilitas yang terbatas yang dapat dibentuk menjadi
berbagai macam produk dengan detil yang bagus. Penambahan karet pada saat
polimerisasi dapat meningkatkan fleksibilitas dan ketahanan kejut. Susunan
kimiawi dari polistiren adalah hidrokarbon rantai panjang dengan setiap karbon
lain yang terhubung ke kelompok fenil. Polimer ini penambalian hasil stirena
ketika vinyl benzene (styrene) monomer melampirkan untuk membentuk rantai
polystyrene.
CH,
CH
^CH2
-CH2
^CH2
>.CH2
-CH2
CH
CH2
CH
^ciT
^ C H ' ^
CH
or
Q] P P P O [Q
many
styrene
polystyrene
Gambar 2.1. Struktur Polystirena
Polistiren umumnya fleksibel dan bisa datang dalam bentuk padatan yang
bisa dibentuk atau cairan kental. Karena molekul hidrokarbon rantai panjang yang
terdiri dari ribuan atom, gaya menarik total antara molekul-molekul
besar. Namun, ketika polimer dipanaskan, rantai dapat mengambil tingkat yang
lebih tinggi konformasi
dan slide terakhir satu
sama
lain. Ini antarmolekul kelemahan memungkinkan rantai polistiren untuk meluncur
sepanjang satu sama lain, memberikan sistem fleksibel dan elastis. Kemampuan
sistem yang akan mudah cacat di atas temperatur transisi kaca memungkinkan
polystyrene untuk dengan mudah melunak dan dicetak dengan penambahan panas.
11
Tabel 2.3. Sifat FIsis Polostirena
Densitas
IUJU Kg/m
Specific Gravity
1.05
lO-'" S/m
Electrical Conductivity (s)
Thermal Conductivity (k)
0.08W/(m.K)
46 - 60 Mpa
Tensile Strength (St)
Glass Temperature
95"C
Melting Point
240"C
Heat Transfer Coefficient (Q)
Specific Heat
1.3kJ/(kg.K)
Decomposition
X years, still decaying
Sumber: Reska dkk, 2013
Pirolisis
Pirolisis yaitu perengkahan (cracking) dengan bantuan panas dalam
kondisi bebas atau sedikit oksigen, mengurai senyawa organik dari suatu bahan
menjadi produk cair dan gas dengan melepaskan ikatan bahan-bahan anorganik
yang terikal. Proses pirolisis dapat disebut juga dengan proses perengkahan atau
cracking. Cracking adalah proses pemecahan rantai polimer menjadi senyawa
dengan berat molekul yang lebih rendah. Ada tiga macam proses cracking yaitu
hidro cracking, thermal cracking dan catalytic cracking . Konversi limbali ban
bekas menjadi bahan bakar memiliki beberapa keimtungan, dan merupakan salah
satu aitematif utama untuk pengolahan limbah ban bekas, karena metode landfill
dan insenerasi memiliki berbagai dampak terhadap lingkungan seperti poiusi
udara serta pencemaran tanah. Dalam pirolisis, bahan polimer dipanaskan sampai
suhu tinggi, sehingga struktur makromolekul mereka dipecah menjadi molekul
yang lebih kecil, produk pirolisis dapat dibagi menjadi fraksi gas, fi^ksi cair yang
terdiri dari parafin, olefin, naftena dan aromatik, dan residu padat.
2.4.
12
2.4.1. Thermal Cracking
Pirolisis, disebut juga thermolisis (Yunani: pur = api, termos = hangat; luo
= melonggarkan), adalah proses dekomposisi kimia dan termal, umiunnya
mengarah ke molekul yang lebih kecil. Thermolisis adalah istilah yang lebih tepat
daripada pirolisis karena api menunjukkan adanya oksigen. Disebagian besar
proses pirolisis udara dihilangkan untuk alasan keamanan, kualitas produk, dan
yield. Pirolisis dapat dilakukan pada berbagai suhu, waktu reaksi, tekanan, dan
dengan adanya atau tidak adanya gas atau cairan, dan katalis reaktif. Pirolisis ban
bekas dapat di proses pada suhu rendah (150 "C), menengah (150-600 °C) atau
suhu tinggi (> 600 °C) dan umumnya dilakukan pada tekanan atmosfer.
Keimtungan dari proses pkoMsis/thermal cracking adalah :
a. Volume sampah berkurang secara signifikan ('/c/^^ bahan bakar cair.
2.4.2. Hidro Cracking
Hidro cracking adalah proses cracking dengan mereaksikan bahan dengan
hidrogen di dalam wadah tertutup yang dilengkapi dengan pengaduk pada
temperatur antara 150 - 400 C dan tekanan hidrogen 3 - 1 0 MPa. Dalam proses
hydrocracking ini dibantu dengan katalis. Hidro Cracking sampah polimer
biasanya melibatkan reaksi dengan hidrogen katalis yang berlebih dalam
autoclave batch yang diaduk pada suhu tinggi dan bertekanan. Pekerjaan tersebut,
13
terutama berfokus untuk memperoleh kualitas bensin tinggi mulai dari berbagai
feed. Feed khas termasuk polietilena, polietilena tereftalat, polistirena, polivinil
Klorida dan polimer campuran, polimer limbah dari sampah kota dan sumbersumber lain telah dievaluasi dan termasuk logam transisi (misalnya, Pt, Ni, Mo,
Fe) didukung oleh padatan asam (seperti alumina, amorf silika-alumina, zeolit dan
zirkonia sulfat). Katalis ini menggabungkan kedua kegiatan hidrogenasi dan
cracking.
2,43 Catalytic Cracking
Catalytic Cracking merupakan proses cracking yang menggunakan katalis
untuk melakukan reaksi perengkahan, dimana dengan adanya katalis dapat
mengurangi temperatur dan waktu reaksi. Hasi) proses a pada hidrokarbon ringan
yang terjadi pada suhu yang lebih rendah. Biaya harus dikurangi untuk membuat
proses lebih menarik dari perspektif ekonomi. Penggunaan kembali katalis dan
penggunaan katalis yang efektif dalam jumiah yang lebih kecil dapat
mengoptimalkan pilihan ini. Proses ini dapat dikembangkan dengan biaya yang
efisien dengan menggunakan proses daur ulang polimer komersial imtuk
memecahkan masalah lingkungan dari pembuangan limbah ban bekas. Daur ulang
katalitik telah terbukti secara signifikan lebih efisien daripada thermal craking.
Variabel-variabel utama dalam proses perengkahan katalis adalah suhu, tekanan.
Kenaikan konversi reaksi dapat dicapai dengan cara ; (Fadarina, 2010)
a. Suhu tinggi
b. Tekanan tinggi
Degradasi ban bekas mengarah pada pembentukan gas, cairan, dan residu.
Dalam degradasi polistirena, coke juga dibentuk. Katalis heterogen lebih mudah
terpisah dari medium reaksi namun katalis ini kesulitan dalam deaktifasi karena
dapat menjadi coke, sedangkan katalis homogen sulit untuk di keluarkan dari
produk akhir dan akibatnya katalis tersebut lebih mudah menjadi lumpur
14
Efek utama penambahan katalis dalam pirolisis ban bekas adalah sebagai
berikut:
a. Suhu pirolisis untuk mencapai konversi tertentu berkurang drastis dan
sebagai rasio katalis / ban meningkat, suhu pirolisis dapat lebih
diturunkan.
b. Lebih banyak iso-alkana dan aromatik di kisaran Cs-Cis dapat diproduksi,
yang sangat diinginkan bensin-rentang hidrokarbon.
c. Laju reaksi meningkat secara signifikan, 2-4 kali lebih cepat daripada
noncatalyUc thermal cracking.
2A.4. Factor yang Memepengaruhi Proses Pirolisis
Banyak hal yang menjadi factor-faktor yang dapat mempengaruhi pada
proses pirolisis:
1) Waktu
Waktu berpengaruh pada produk yang akan dihasilkan karena, semakin
lama waktu proses pirolisis teijadi produk yang dihasilkan (residu,tar, dan
gas) makin naik. Kenaikan itu sampai dengan waktu hingga, yaitu waktu
yang diperlukan sampai hasil produk (residu, tar, dan gas) mencapai
konstan. Nilai t dihitung sejak proses isothermal berlangsung
2) Suhu
Suhu sangat mempengaruhi produk yang dihasilkan karena semakin tinggi
suhu makin tinggu nilai konstanta dekomposisi termal makin besar
sehingga laju pirolisis bertambah.
3) Ukuran partikel
Semakin besar ukuran partikel, luas permukaan per satuan berat semakin
kecil, yang berdampak memperlambat proses pirolisis.
4) Berat partikel
Semakin banyak bahan yang dimasukan, menyebabkan hasil bahan bakar
caiittar) dan arang semakin meningkat (Aprian Ramadhan P, dkk)
15
2.5.
Katalis
Definisi kataiisator, pertama kali ditemukan oleh Oswald, yaitu suatu
substansi yang mengubah laju suatu reaksi kimia tanpa mengubah besamya
energy yang menyerlai reaksi tersebut. Lebih lanjut, Oswalt (1902)
mendefinisikan kataiisator sebagai suatu substansi yang mengubah laju suatu
reaksi tanpa terdapat sebagai produk akhir reaksi. Bell (1941) menjelaskan
substansi yang dapat disebut sebagai kataiisator suatu reaksi adalah ketika
sejumlah tertentu substansi ditambahkan maka akan megakibatkan laju reaksi
bertambah dari laju pada keadaan stoikiometri biasa. Semua definisi diatas
memasukkan kategori kataiisator sebagai substansi yang menaikkan laju reaksi
dan dalam hal ini tidak mengganggu kesetimbangan (Triyono, 1994 dalam
Yusnani, 2008).
Katalis adalah suatu zat yang dapat mempercepat atau memperlambat
reaksi. Katalis sengaja ditambahkan dalam jumiah sedikit ke dalam suatu
sistem reaksi untuk mempercepat reaksi. Pada reaksi akhir, zat katalis diperoleh
kembali dalam bentuk zat semula. Dalam suatu reaksi, katalis tidak mengalami
perubahan kimia (tidak ikut bereaksi). Katalis juga tidak dapat memicu reaksi,
tetapi hanya membantu reaksi yang berlangsung lambat menjadi cepat. Katalis
bekerja dengan cara turut terlibat dalam setiap tahap reaksi dengan cara mengubah
mekanisme reaksi, tetapi pada akhir tahap, katalis terbentuk kembali. Katalis yang
memperlambat reaksi disebut inhibitor.
Pada proses perengkahan katalis berftingsi tmtuk membantu memecah
senyawa karbon. Dengan bantuan katalis minyak mentah dapat diproses sehingga
diperoleh varisasi tumnan minyak mentah seperti permiun, kerosin, solar, dan
produk lainya tergantung pada tingkat perengkahan dari rantai karbon. Katalis
buangan perengkahan minyak bumi (Spent Catalyst) PT. Petamina RU III
Palembang terdiri dari unsur silica, alumina dan besi (Si02 + AIO2 + Fe203).
Katalis yang telah dipakai pada proses perengkahan minyak bumi masih memiliki
energy aktifasi yang masih bisa dimanfaatkan. Katalis yang baik harus memiliki
sifat, antara lain:
16
1) Dehidrasi
Dehidrasi adalah proses yang bertujuan untuk melepaskan molekul molekul air dari kisi Kristal sehingga terbentuk suatu rongga dengan
permukaan yang lebih besar dan tidak lagi terhndungi oleh suatu yang
berpenganih terhadap proses adsorpsi. Proses dehidrasi mempunyai flingsi
utama melepas molekul air dari kerangka katalis sehingga mempertinggi
tingkat keakiifan katalis.
2) Adsorpsi
Pada keadaan normal, ruang hampa dalam katalis terisi oleh molekul air
bebas yang berada disekitar kation. Bila katalis dipanaskan pada suhu
sekitar 300-400"C air tersebut akan keluar sehingga katalis dapat berfimgsi
sebagai penyerap gas atau cairan.
3) Penukar ion
Penukar ion didalam katalis adalah proses dimana ion asli yang terdapat
dalam Kristal diganti dengan kation lain dikamakan membutuhkan
penambahan muatan listrik.
4) Selektivitas
Selektifitas adalah kemampuan katalis untuk memberikan produk reaksi
yang diinginkan (dalam jumiah tinggi) dari sejumlaii produk yang
mungkin dihasilkan.
5) Aktifitas dan stabilitas
Aktifitas adalali kemampuan katalis untuk mengubah bahan baku menjadi
produk yang diinginkan. Dan dapat menjaga aktifitas, produktivitas dan
selektivitas dalam jangka waktu tertentu.
Katalis perengkahan dalam industri minyak bumi umumnya mempkan
katalis heterogen atau padatan dengan luar permukaan dan keasaman yang tinggi
serta stabilitas termal yang cukup besar. Luas pennukaan katalis yang digunakan
dalam proses ini berkisa 300m^/ gram hingga 700m^/gram. Bahan padatan
tersebut antara lain adalah alumina, alumina oksida.silica-aluinina.zeolite dan
clay. Pada produksi gasoline, dilaporkan penggunaan katalis pada perengkahan
17
minyak bumi menghasilkan oktan yang tinggi. Mekanisme dasamya adalali pada
pembentukan muatan elektrik suatu molekul yang disebabkan oleh keasaman
padatan katalis. Pembentukan karbokation baru dan pemutusan ikatan C-C dari
molekul didasarkan pada kesetabilan hiperkonjugasi yang mungkin dalam
molekul karbokation yang terbentuk bersifat sangat reaktif dan dapat menyerang
paraffin atau nafta dan menghasilkan karbokation yang baru. Senyawa aromatik
tersubtitusi alkil dapat bereaksi dalam beberapa mekanisme, salah satunya
pemutusan rantai atau perengkahan. Aromatic tersubtitusi alkil dapat
menghasilkan karbokation dan senyawa aromatic. Perpindahan dapat terjadi
memebentuk produk isomer. Katalis perengkahan yang awalnya digunakan pada
proses perengkahan minyak bumi kemudian dikembangkan lebih lanjut pada
proses pirolisis ban bekas.
2.6.
Penelitian Terdahulu
Dalam penelitian yang terlah dilakukan Reska dkk, 2009, yang
menjelaskan pirolisis terhadap ban bekas untuk memperoleh senyawa hidrokarbon
yang bahan bakar cair. Pirolisis dilakukan didalam reactor tabung dengan
pemanasan oleh furnace elektrik secara batch. Dalam penelitian ini temperature
pirolisis yang digunakan dari 500"C, 550"C, dan 600°C. Pirolisis dengan metode
thermo-catalytic pyroiysis dengan menggunakan katalis zeolite HY dan ZSM-5
dengan berat 0,5 - 1,5 gram. Waktu proses yang diberlakukan sampai tidak ada
lagi uap yang mengalir. Sedangkan karet ban bekas yang digunakan berukura 1x1
mm dengan berat 50 gram. Dari percobaan yang dilakukan diperoleh hasil yang
setara premium pada suhu 550T dan berat katabs 1 gram. Reska dkk,
berkesimpulan bahwa dengan jiuulah katalis yang tetap dan suliu yang semakin
tinggi dihasilkan produk cair yang semakin banyak, hal ini disebabkan jumiah
karet ban bekas yang dapat terdegradasi menjadi senyawa hidrokarbon cair
menjadi semakin besar. Demikian pula dengan suhu yang tetap dan berat katalis
yang semakin besar, hidrokarbon cair yang dihasilkan pun semakin banyak, ini
dikamakan semakin banyaknya gugus asam (yang berasal dari katalis zeolite)
18
maka reaksi perengkahan karet ban bekas menjadi senyawa yang lebih sederhana
semakin baik.
Sedangakan Susila dkk, 2013, melakukan proses pirolisis didalam reactor
tabung dengan pemanasan oleh pemanas (kompor secara batch. Dalam penelitian
ini temperature pirolisis yang digunakan dari 200"C. Pirolisis dengan metode
thermo-catalytic pyroiysis dengan menggunakan katalis zeolite sintetis. Waktu
proses yang diberlakukan dengan waktu 60 - 120 menit. Sedangkan karet ban
bekas yang digmiakan berukura Ixl mm dengan berat 500 gram. Dari percobaan
yang dilakukan diperoleh hasil hidrokarbon cair jenis premium. Dan
menyimpulkan bahwa semakin banyak jumiah atau berat katalis yang
ditambahkan dalma proses pirolisis maka volume bahan bakar cair yang
dihasilkan semakin banyak dan semakin lama waktu operasi maka volume bahan
bakar cair yang dihasilkan semakin banyak.
Susila dkk
Reska dkk
Penelitian ini
Tabel 2.6. Perbandinag Penelitian
Katalis
Proses
Lebih mahal kama Instalasi dan
katalis yang
penggunaan alat
digimakan dua
cukup mmit dan
katalis berupa
sedikit lebih
zeolite HY dan
banyak
ZSM-5
Penggunaan alat
Katalis yang
sederhan dan tidak
digunakan pada
iiistalasi tidak
penelitian ini
rumit
mahal kama
menggunakan
zeolite sintetis
Katalis yang
Alat yang
digunakan
memanfaatkan alat
mempakan limbah yg sudah tidak
bekas
digunakan seperti
tabung gas dan
perengkahan
biaya instalasi alat
sehingga biaya
kebengkel
bisa di
sehingga biaya
minimalisasi
sehingga biayanya sedikit lebih
mahal
lebih murah
Hasil
Bahan bakar cair
yang dihasilkan
mendekati
premium
Bahan bakar cair
yang dihasilkan
jenisnya adalah
premium
Bahan bakar cair
yang dihasilkan
jenisnya adalah
mendekati
premium
BAB m
METODE PENELITIAN
3.1 Waktu Dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Analisa Program Studi
Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Palembang.
3.2 Alat Dan Bahan
3.2.1 Bahan Penelitian
- Ban Bekas
- Catalyst Spent dari PT. Pertamina RU III Palembang.
33.2 Alat Penelitian
1. Kompor
2. Tabung Pirolisis
3. Termometer gas
4. Kondensor
5. Selang
6. Water Batch
7. Penampunng Kondensat
3.3.
Variabel Penelitian
3.3.1. Waktu Pembakaran
Seperti yang Reska dkk, simpulkan dalam penelitiannya bahwa dengan
jumiah katalis yang tetap dan suhu yang semakin tinggi dihasilkan produk cair
yang semakin banyak, hal ini disebabkan jumiah karet ban bekas yang dapat
terdegradasi menjadi senyawa hidrokarbon cair menjadi semakin besar. Demikian
pula dengan suhu yang tetap dan berat katalis yang semakin besar, hidrokarbon
cair yang dihasilkan pun semakin banyak, ini dikamakan semakin banyaknya
gugus asam (yang berasal dari katalis zeolite) maka reaksi perengkahan karet ban
bekas menjadi senyawa yang lebih sederhana semakin baik.
Dalam penelitian ini variabel waktu yang digunakan adalah 120 menit
pembakaran dan 180 menit pembakaran
19
20
3.3.2. Persentase Berat Katalis
Penggunaan katalis dapat menurunkan tingkat aktivasi energy yang
dibutuhkan, membuat reaksi pirolisis terjadi lebih cepat dan terjadi pada suhu
yang lebih rendah. Serta banyaknya katalis mempengaruhi banyaknya hasil bahan
bakar cair. Berat katalis yang digunakan dalam penlitian ini mempunyai
persentase yaitu 0%, 20%, 40%, 60%, dan 80%.
3.4. Prosedur Penelitian
Pengumpulan ban bekas dan
pengambilan katalis
Pemotongan ban bekas (resizing)
dan persiapan katalis
Pirolisis
I
Padat
Cair
Destilasi
Analisa gas chromatography (GC)
SELESAI
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
1
Gas
2!
3.4.1. Persiapan Bahan
Persiapan bahan bertujuan mempersiapkan bahan-bahan yang akan
digunakan dalam proses pirolisis. Pertama ban bekas dikumpulkan dari bengkelbengkel motor di sekitar daerah Plaju dan mengajukan pennintaan katalis bekas
perengkahan minyak bumi (catalyst spent) kepada PT. Pertamina RU HI
Palembang. Kemudian ban bekas yang sudah didapat selanjutnya di potongpotong (sizing) dengan ukuran 0,5 mm. Lalu ban bekas ditimbang dan dipisahkan
dengan berat 500 gram pada masing-masing variabel waktu. Sedangkan katalis
ditimbang dan dipisahkan dengan ratio berat ban dari 20 %, 40%, 60%, dan 80%.
3.4.2. Perancangan Tabung (Reaktor) Pirolisis
Tabung pirolisis dibuat dengan memodifikasi tabung gas 3 kg yang sudah
tidak digunakan lagi menjadi tebung tempat pirolisis terjadi atau sebagai reaktor.
Kemudian membuat tambahan penutup untuk memasukan umpan yang berupa
campuran ban bekas yang sudah dipotong dengan katalis bekas perengkahan
minyak bumi ke bengke! las dan menambah pipa untuk mengalirkan hasil produk
untuk dikondensasi oleh kodensor.
I
n
a6
Feed
Product ^C 7
Gambar 3.1 Skema Alat
22
3.4.3 Proses Pirolisis
Setelah perisapan bahan - bahan penelitian seperti karet dan katalis telah
selesai ditimbang sesuai berat yang sudah ditentukan dan perancangan tabling
pirolisis selesai dibuat dari bengkel pengelasan dan alat telah diambil maka
langkali selanjutnya adalah melakukan proses pirolisis. Pada proses pirolisis yang
akan dilakukan dalam penelitian ini adalah berdasarkan variabel yang sudah
ditentukan yaitu berdasarkan berat katalis 0%, 20%, 40%, 60% dan 80% dari
berat karet ban bekas. Proses pirolisis tersebut dilakukan pada variabel waktu 120
180 menit dan 180 menit seperti pada table berikut.
Tabel 3.1. Tabel Proses Pembakaran yang dilakukan waktu 120 menit
No
Berat Ban Bekas Berat Katalis (gr)
Hasil (ml)
(gr)
1
500
0
2
500
100
3
500
200
4
500
300
5
500
400
Tabel 3.2. Tabel Proses Pembakaran yang dilakukan waktu 180 menit
No
Berat Ban Bekas Berat Katalis (gr)
Hasil (ml)
(gr)
1
500
0
2
500
100
3
500
200
4
500
300
5
500
400
Dari yang dijelaskan pada table diatas bahwa proses pembakaran pada penelitian
ini dilakukan sebanyak sepuluh kali dengan suhu tetap 200"C dan menghasilkan
masing-masing pembakaran yang berupa bahan bakar cair
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Bahan baku pada penelitian ini menipakan karet ban bekas kendaraan roda
dua yang sudah dibuang dan yang sudah tidak terpakai lagi yang didapatkan dari
bengkel dan tampal ban. Sebelum dibakar dengan metode pirolisis karet ban bekas
dipotong-potong dengan ukuran 0.5 cm yang bertujuan untuk mempercepat proses
perengkahan. Lalu kemudian dicuci dan dikeringkan dengan cara dijemur. Karet
ban bekas yang telah kering baru bisa digunakan pada proses pirolisis sebagai
balian baku pembuatan bahan bakar cair dengan menambalikan limbah bekas
perengkahan minyak bumi sebagai katalis pada proses pirolisis. Karet ban bekas
lalu ditimbang sesuai variable penelitian. Proses pirolisis dapat dilakukan setelah
memasukan campuran dari karet ban bekas dengan katalis dengan berat yang telah
ditentukan kedalam tabung pirolisis yang kemudian memanaskan tabung pirolisis
dengan pemanas (kompor).
Penelitian pembuatan bahan bakar cair dengan memanfaatkan limbah
ban bekas menggunakan katalis dari limbah bekas perengkahan minyak
bumi Pertamina RU III Palembang dengan metode pirolisis yang telah
didapat dari perlakuan percobaan pirolisis di laboratorium pada suhu 200"C
dengan variable berat katalis 0%, 20%, 40%, 60%, dan 80% dan berat karet ban
bekas 500 pada perlakuan variabel waktu selama 2 jam dan 3 jam proses pirolisis.
Penelitian ini mempelajari mengenai pembuatan balian bakar cair dengan
memanfaatkan karet ban bekas sebagai bahan baku, pengaruh waktu pirolisis dan
berat katalis terhadap volume bahan bakar cair yang dihasilkan pada proses
pirolisis yang dilakukan pada penelitian ini.
23
24
4.1.
Pengaruh Waktu Pirolisis dan Berat Katalis Terhadap Volume Bahan
Bakar Cair Pada Waktu 120 Menit.
Setelah proses pirolisis selesai dan didapatkan bahan bakar cair yang
masih mengandung zat pengotor seperti tar karet maka perlu dilakukan destilasi
untuk memumikan bahan bakar cair yang telah didapatkan dari proses pirolisis
dari kandimgan-kandungan yang tidak diinginkan. Berdasarkan hasil perlakuan
percobaan yang telah dilakukan pada penelitian ini, didapatkan hasil dari bahan
bakar cair yang sudah didestilasi yang ditunjukan pada table berikut
Tabel 4.1 Hasil Bahan Bakar Cair dari Pirolisis Karet Ban Bekas
padaWaktu 120 menit
No
1
2
3
4
5
Herat Awal Karet Ban
Bekas (gr)
500
500
500
500
500
Berat Katalis (gr) Hasil Bahan Bakar
CairtmL)
0
34
100
38
200
45
300
51
400
56
Dari data yang telah dijelaskan oleh table diatas maka dapat dibuat
hubungan antara berat katalis yang digunakan dengan hasil bahan bakar cair pada
variable waktu yang telah ditentukan. Sehingga dari data tersebut diperoleh
bentuk grafik perbandingan yang digambarkan pada gambar grafik 4.1 berikut.
25
0
0
100
—
200
300
Berat Katalis (gr)
400
500
Gambar 4.1. Pengaruh Hubungan antara Waktu Pirolisis dan Berat Katalis
terhadap Hasil Bahan Bakar Cair pada Waktu 120 menit.
Dari Gambar 4.1 diatas menunjukan pengaruh hubungan antara waktu
pirolisis dan berat kalalis terhadap hasil bahan bakar cair pada waktu 120 menit,
bahwa volume hasil bahan bakar cair terus meningkat seiring dengan
meningkatnya jumiah berat katalis yang ditambahkan. Ini dapat dilihat pada grafik
diatas yang menunjukan jumlali hasil dari bahan bakar cair yang didapat dari
perlakuan pirolisis selama 120 menit. Semakin banyak jumiah berat katalis yang
ditambahkan pada proses pirolisis karet ban bekas maka hasil bahan bakar cair
yang diproduksi semakin banyak. Penambahan katalis yang digunakan mulai dari
0% dari berat ban bekas yaitu tanpa katalis, 20% dari berat ban bekas yaitu
penambahan 100 gram berat katalis, 40% dari berat ban bekas yaitu penambahan
200 gram berat katalis , 60% dari berat ban bekas yaitu penambahan 300 gram
berat katalis, dan 80% dari berat ban bekas yaitu penambahan 400 gram berat
katalis yang ditambalikan pada proses pirolisis yang dilakukan dan memuijukan
peningkatan pada grafik yang disajikan.
26
Volume tertinggi yang dapat dihasilkan dari proses pirolisis karet ban
bekas pada waktu pirolisis 120 menit yaitu sebanyak 56 ml dengan penambahan
berat katalis yang digunakan sebanyak 400 gram. Arita dkk. (2014) menyatakan
bahwa dengan memperbanyak jumiah katalis yang digunakan juga dapat
memperbanyak hasil dari bahan bakar cair yang akan diperoleh. Ini dikamakan
semakin banyaknya gugus asam yang berasal dari silka-alumina maka reaksi
penguraian karet ban bekas menjadi senyawa yang lebih sederhana akan menjadi
semakin baik.
4.2.
Pengaruh Waktu Pirolisis dau Berat Katalis Terhadap Voluuie Bahau
Bakar Cair Pada Waktu 180 Menit.
Setelali proses pirolisis pada waktu 120 menit telah selesai dilakukan maka
selanjutnya dilakukan proses pirolisis pada waktu 180 menit dengan perlakuan
variabel suhu tetap yang sama yaitu 200''C. Sama halnya dengan variabel waktu
120 menit yaitu perlu dilakukan destilasi pada bahan bakar cair yang didapat dari
proses pirolisis untuk memumikan bahan bakar cair yang masih mengandimg zat
pengotor seperti tar karet. Berdasarkan hasil perlakuan percobaan yang telah
dilakukan pada penelitian ini, didapatkan hasil dari bahan bakar cair yang sudah
didestilasi yang ditunjukan pada table berikut.
Tabel 4.2. Hasil Bahau Bakar Cair dari Pirolisis Karet Ban Bekas pada
Hasil Bahan Bakar
Berat Awal Karet Waktu
Ban 180 meuit
No
1
2
3
4
5
Berat Katalis (gr)
Bekas (gr)
500
500
500
500
500
0
100
200
300
400
Cair (mL)
37
46
54
62
71
27
Dari data yang telah dijelaskan oleh table diatas maka dapat dibuat
hubungan antara berat katalis yang digunakan dengan hasil bahan bakar cair pada
variable waktu yang telah ditentukan. Sehingga dari data tersebut diperoleh
bentuk grafik perbandingan yang digambarkan pada gambar grafik 4.2 berikut.
80
ISO menit
0 '
0
100
—
200
300
Berat Katalis (gr)
400
500
Gambar 4.2. Pengaruh Hubungan antara Waktu Pirolisis dan Berat Katalis
terhadap Hasil Bahan Bakar Cair pada Waktu 180 menit.
Dari Gambar 4.1 diatas menunjukan pengaruh hubungan antara
waktu pirolisis dan berat katalis terhadap hasil bahan bakar cair pada waktu 180
menit, bahwa volume hasil bahan bakar cair terus meningkat bersamaan dengan
meningkatnya jumiah berat katalis yang ditambahkan. Ini dapat dilihat pada grafik
diatas yang menunjukan jumiah hasil dari bahan bakar cair yang didapat dari
perlakuan pirolisis selama 180 menit dimana semakin banyak jumiah berat katalis
yang ditambalikan pada proses pirolisis karet ban bekas maka hasil bahan bakar
cair yang diproduksi semakin banyak. Penambahan katalis yang digunakan pada
perlakuan variabel waktu 180 menit juga sama dengan variabel waktu 120 mulai
dari 0% dari berat ban bekas yaitu tanpa katalis sampai dengan 80% dari berat ban
bekas yaitu penambahan 400 gram berat katalis yang ditambahkan pada proses
pirolisis yang dilakukan dan menunjukan pula peningkatan pada grafik yang
disajikan.
28
Volume tertinggi yang dapat dihasilkan dari proses pirolisis karet ban
bekas pada waktu pirolisis 180 menit yaitu sebanyak 71 ml dengan penambahan
berat katalis yang digunakan sebanyak 400 gram. Dengan melakukan penambahan
jumiah katalis yang digunakan dapat memperbanyak hasil dari bahan bakar cair
yang akan diperoleh. Hasil teori yang didapatkan pada perlakuan variabel waktu
pirolisis 180 menit sama dengan perlakuan variabel waktu 120 menit.
43.
Analisa Hasil Bahan Bakar Cair
Hasil bahan bakar cair yang didapat kan dari proses pirolisis dengan
perlakuan variabel waktu 120 menit dan 180 menit menghasilkan hasil yang terus
meningkat seperti yang dijelaskan dari gambar grafik 4.1 dan 4.2. bersamaan
dengan meningkatnya berat katalis yang ditambahkan. Dan diperoleh bahan bakar
cair yang terus meningkat seiring dengan meningkatnya waktu pirolisis (Ismi
Lufina, dkk, 2013). jadi memperpanjang waktu pirolisis dapat memperoleh hasil
bahan bakar cair yang lebih banyak, ini dikamakan perengkahan dari karet ban
bekas untuk memecah rantai lebih banyak kama meningkatnya waktu pirolisis
sehingga volume balian bakar cair yang didapat semakin banyak. Houshman dkk.
(2013) menyatakan bahwa dengan meningkatnya suhu maka semakin banyak
ikatan polimer yang terputus dan membentuk rantai pendek.
Dari hasil proses pirolisis karet ban bekas yang dilakukan pada variabel
berat katalis dan waktu pirolisis, diperoleh hasil bempa produk bahan bakar cair
yang kemudian dianalisa secara kualitatif dengan menggunakan gas kromatografi
dilakukan di Pertamina RU III Palembang. Dimana hasil dari analisa tersebut
langsung dibandingkan dengan bahan bakar cair dari pertamina seperti premium,
minyak tanah, dan solar yang ditampilkan pada tebel 4.5 berikut.
29
Tabel 4.5. Perbandingan Bahan Bakar Cair Hasil Penelitian dengan Bahan
Bakar Cair Pertamina Minyak
No
Karakteristik
(Parameter)
Unit
1 Density (15T) Kg/m'
2 Flash Point
X
3 Sulfur Content %
Hasil
Penelitian
778
27
0,13
Solar
Tanah
min max min max min Max
Premium
715 780 775 840 815 870
-36
38
52
0,05
0,20
0,50
Dari table hasil analisa diatas dapat diketahui bahwa densitas bahan bakar
cair hasil dari penelitian yang dilakukan termasuk kedalam batas densitas
premium meskipun nilainya mendekati batas densitas maksimum dari premium.
Titik nyala bahan bakar cair hasil penelitian berada dibawali batas minimum flash
point dari premium t