Bab III
Metodologi Penelitian
Penelitian pemisahan plastik dengan jig dilakukan dalam skala laboratorium untuk mengetahui sifat fisik sampel plastik, dan pengamatan proses jig dalam reaktor batch untuk mengetahui waktu pemisahan materi campuran. Secara garis besar, metodologi penelitian mengikuti bagan alir yang ditampilkan pada Gambar III.1.
A. Survey kegiatan daur ulang plastik Sistem Pengklasifikasian Jenis Plastik Metode pemisahan manual B.Penyediaan reaktor batch skala laboratorium
C. Pemeriksaan sampel plastik Percobaan Pendahuluan menggunakan PET, PS, ABS, LDPE, HDPE, PP, dan PE Sieve analysis sampel cacahan : PET, ABS, PS Sampel di beri warna berdasarkan ukuran Pengukuran densitas dan persen pori
D. Operasional Reaktor Jig Variasi proses (faktor fisik :ukuran, densitas, tinggi media, campuran; faktor operasi : amplitudo dan frekuensi) Pengamatan proses sampai terjadi stratifikasi lapisan (penentuan waktu proses pemisahan)
F. Hasil Penelitian dan Pembahasan : Pengaruh kondisi fisik sampel : densitas, ukuran, tinggi sampel dalam reaktor, campuran jenis materi Pengaruh parameter operasi: frekuensi dan amplitudo Pengaruh gaya-gaya yang bekerja pada plastik saat proses pemisahan Efisiensi pemisahan materi campuran
Penentuan Parameter-Parameter Operasi Proses
Gambar III.1. Diagram Alir Metodologi Penelitian Merujuk pada bagan alir penelitian pada Gambar III.1 akan dijelaskan tahapan rinci penelitian pemisahan jig. B-26
III.1
Survey Kegiatan Daur Ulang Plastik
Survey dilakukan pada Sentra Daur Ulang Limbah Plastik, CV. Peka di Jl.Cipamokolan, Bandung untuk mengetahui jenis limbah plastik daur ulang yang tersedia dan kondisi eksisting pemisahan material plastik yang dilakukan manual. Hasil survey diperoleh plastik untuk bahan baku daur ulang dalam bentuk cacahan, yaitu PET bening, ABS warna, PS bening, LDPE warna, HDPE warna, PP warna, dan PE bening. Sumber cacahan plastik berasal dari produk-produk yang ditampilkan dalam Tabel III.1
Tabel III.1 Sumber Penggunaan Plastik untuk Bahan Baku Daur Ulang Jenis Plastik
Kondisi Fisik (awal)
Sumber
PET
bening
botol air mineral
PE
bening
air minum kemasan (gelas)
LDPE
berwarna (biru)
tutup gallon air minum
HDPE
berwarna (abu-abu gelap) mainan anak
PP
berwarna (putih)
karung plastik, botol reagen kimia
PS
bening
cover kaset, cover disket, cover VCD, toples kue
ABS
Warna (hitam, putih)
lapisan luar helm, ballpoint
Jenis sampel sesuai tabel III.1 selanjutnya akan diperiksa karakteristik fisik dan sifat-sifat sampel dalam fluida untuk menentukan jenis-jenis sampel yang dapat digunakan dalam penelitian.
III.2
Penyediaan Reaktor Batch
Reaktor yang digunakan dalam penelitian ditampilkan dalam Gambar III.2 merujuk pada skema reaktor yang sebelumnya digunakan oleh Tsunekawa, 2001 dalam penelitian dengan Tacub Jig. Reaktor batch untuk penelitian memiliki spesifikasi sebagai berikut : • Tangki terbuka terbuat dari fiber di isi air - Tinggi reaktor
= 30 cm.
- Diameter reaktor = diameter saringan = 15 cm. - Volume air = 2,5 Liter jika digunakan Amplitudo 1 cm dan 2 cm.
B-27
- Volume air = 4,0 Liter jika digunakan Amplitudo 4 dan 6 cm • Saringan (fiber) yang menopang bagian bawah, dengan diameter lubang saringan = 1 mm • Motor yang mengendalikan piston untuk berosilasi, menghasilkan pulsa merupakan amplitudo dan frekuensi, yang dialirkan ke dalam reaktor menggunakan saluran udara dari slang plastik. • Saluran Udara dengan diameter 0,75 mm dan panjang saluran ± 60 cm.
Pompa Piston
Motor
15 cm
30 cm
Input pulsa
(a) . Skema Reaktor Jig Tabung Jig
Pompa Piston
Pengatur Frekuensi
Motor Motor
Saringan
(b) . Reaktor Penelitian di Laboratorium Gambar III.2 Reaktor Jig yang digunakan dalam Penelitian
B-28
III.3
Pemeriksaan Plastik Daur Ulang
Pemeriksaan plastik bekas meliputi sieve analysis (analisa saringan) dan pemeriksaan densitas. a. Analisa saringan (ASTM Standard Test Sieve) dilakukan untuk mengetahui komposisi plastik PET, ABS, dan PS berdasarkan kesamaan ukuran. Pewarnaan sampel dilakukan setelah melewati analisa saringan, sehingga 1 kelompok jenis ukuran diwakili oleh 1 warna. Pewarnaan dilakukan dengan spray merata pada sampel yang dihamparkan di atas kertas. Spray menggunakan aerosol spray-paint merk Pylox produksi Nippon Paint. Penggunaan warna spray-paint ditampilkan dalam Tabel III.2 Tabel III.2 Sampel Berdasarkan Kelompok Ukuran Jenis Plastik
Kelompok Ukuran (mm)
Gambar
> 12,7
> 9,5
PET > 6,5
>2
ABS
> 6,5
B-29
PS
> 6,5
b. Percobaan pendahuluan dilakukan untuk mengetahui jenis plastik yang digunakan dalam penelitian. Pada dasarnya jenis plastik yang baik untuk dipisahkan dengan reaktor jig adalah yang memiliki densitas lebih besar dari densitas fluida. Dalam penelitian ini sampel yang dapat digunakan adalah PET , PS dan ABS. c. Pengukuran densitas (basah) plastik, dilakukan untuk mengetahui densitas sampel dengan metode volumetrik. Pengukuran densitas dilakukan dengan menggunakan peralatan sebagai berikut : •
Gelas ukur volume 50 ml di isi air
•
Timbangan analitik
•
Pipet hisap 1 ml
Densitas dihitung dengan pendekatan sebagai berikut : Densitas =
w , v
dimana w = berat sampel (gr), v= selisih volume gelas ukur setelah terisi sampel (ml) dan volume awal gelas ukur dan air (ml). d. Pengukuran Densitas berdasarkan Stratifikasi Lapisan Setelah melalui proses pendahuluan dalam reaktor jig terhadap setiap jenis sampel, terjadi stratifikasi lapisan atas dan lapisan bawah. Selanjutnya materi dalam lapisan atas (mengapung) dan materi di lapisan bawah (mengendap) diukur densitasnya, sehingga selanjutnya sampel untuk setiap jenis plastik terbagi menjadi 2 materi, yaitu materi berat dan materi ringan. e. Pengukuran Densitas Kering Plastik Densitas kering di ukur dengan menimbang sejumlah berat sampel terhadap volume sampel dalam suatu wadah.
Densitas =
gram sampel Volume sampel (cm 3 )
f. Pengukuran Persen Pori antara Materi dengan Fluida
B-30
% Media dalam reaktor =
Densitas ker ing x100 Densitas basah
% Pori =100 % Media
III.4
Operasional Reaktor Jig
Variasi dalam proses jig dilakukan untuk melihat pengaruh parameter-parameter operasi terhadap waktu pemisahan plastik sampai terjadi pemisahan berupa terbentuknya stratifikasi lapisan materi di dasar reaktor dan lapisan atas (di permukaan air). Parameter-parameter yang dapat divariasikan dan diamati untuk menentukan pemisahan optimal adalah sebagai berikut : 1. Ukuran materi (diameter) dan densitas materi. Variasi ukuran dan densitas menunjukkan capuran materi dalam reaktor dimana variasi yang dilakukan terdiri dari : 1 campuran (PET ukuran > 2 mm, > 6.5 mm, > 9.5 mm, >12.7 mm) 2 campuran (PS-ABS) 3 campuran (PET-PS-ABS) 2. Tinggi sampel dalam reaktor dalam keadaan kering, sebelum ditambahkan fluida (air). Digunakan tinggi sampel 2 cm, 4 cm, 6 cm, 8cm, dan 10 cm untuk campuran PET, PETABS, dan PET-ABS-PS dengan kesamaan rasio tinggi. 3. Frekuensi osilasi, diketahui dengan menghitung jumlah putaran lempeng bundar seiring dengan gerakan pompa piston dalam satu menit yang ditunjukkan pada Gambar III.2. Frekuensi osilasi dilakukan dengan urutan terbesar – terkecil yaitu frekuensi 85 siklus/menit, 67 siklus/menit, 52 siklus/menit, 48 siklus/menit, dan 38 siklus/menit. 4. Amplitudo fluida atau tinggi pantulan air juga menggambarkan tinggi pantulan gerak materi dalam fluida.Operasi jig dilakukan pada amplitudo 1 cm, 2 cm, 4 cm dan 6 cm.
III.5
Analisa Data dan Pembahasan
a. Penentuan efisiensi pemisahan materi untuk sampel campuran ukuran, dan campuran densitas. % pemisahan materi ringan =
% pemisahan materi berat =
massa materi berat terkumpul total berat massa materi ringan terkumpul total berat
B-31
b. Menghitung pengaruh gaya-gaya yang bekerja pada pemisahan materi berat-ringan dalam reaktor jig, yaitu gaya gravitasi (gaya berat), gaya buoyant, dan gaya drag terhadap waktu pemisahan materi. c. Perhitungan energi yang digunakan oleh materi pada saat proses jig d. Analisa data hasil perhitungan dengan metode regresi multilinear
untuk melihat
parameter-parameter yang paling berpengaruh dalam waktu proses pemisahan dengan jig.
III.6
Parameter Operasional Optimum
Parameter operasi optimum ditentukan dengan melihat waktu terbaik yang dibutuhkan dalam proses jig sehingga mencapai pemisahan terbesar dengan mempertimbangkan pengaruh variabel yang divariasikan, yaitu pengaruh variasi ukuran, densitas, amplitudo, frekuensi, dan pengaruh gaya yang bekerja pada pemisahan partikel berat dan ringan dalam proses pemisahan dengan jig.
Bab IV
Hasil Penelitian dan Pembahasan
IV.1 Hasil Percobaan Pendahuluan B-32
