LAPORAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT
PEMANFAATAN BIJIH PLASTIK BOTOL BEKAS KEMASAN MINUMAN UNTUK BAHAN BAKU PEMBUATAN LAKOP
Oleh: Prof. Dr. Sutikno, S.T., M.T. (NIP. 197411201999031003/Ketua) Noor Aini Habibah, S.Si., M.Si. (NIP. 197111071998022001/Anggota)
Dibiayai oleh: Daftar Isian Pelaksanaan Anggaran (DIPA) Universitas Negeri Semarang Nomor: DIPA-042.01.2.400899 /2016, tanggal 7 Desember 2015 Sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Pengabdian kepada Masyarakat bagi Dosen, Nomor: 2.25.4/UN37/2016, Tanggal 25 April 2016
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG Tahun 2016
DAFTAR ISI
BAB 1
BAB 2
BAB 3
BAB 4
BAB 5
Halaman Pengesahan Daftar Isi Kata Pengantar
i ii iii
PENDAHULUAN A. Analisis Situasi B. Identifikasi dan Perumusan Masalah C. Tujuan Kegiatan D. Manfaat Kegiatan
1 2 2 3
TINJAUAN PUSTAKA A. Limbah Plastik Bekas Kemasan B. Produk Sederhana Berbahan Plastik
4 5
BAHAN DAN METODE PELAKSANAAN A. Kerangka Pemecahan Masalah B. Khalayak Sasaran Antara yang Strategis C. Ketekaitan D. Metode Kegiatan
9 9 9 10
HASIL DAN PEMBAHASAN A. Proses Produksi B. Tahapan Sosialisasi
11 14
SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan B. Saran
15 15
LAMPIRAN
16
KATA PENGANTAR
Kami mengucapkan syukur alhamdullillah ke hadlirat Allah SWT atas rahmat dan karunianya, sehingga kami berhasil melaksanakan kegiatan pengabdian kepada masyarakat dengan judul “Pembuatan Bijih Plastik Botol Bekas Kemasan Minuman untuk Bahan Baku Pembuatan Lakop” yang ditandai dengan tersusunnya laporan ini. Dengan tersusunnya laporan ini, kami mengucapkan terimakasih kepada: 1. Rektor Universitas Negeri Semarang 2. Ketua Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Universitas Negeri Semarang 3. Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UNNES Atas segala bantuan dan kemudahan selama pelaksanaan kegiatan pengabdian. Semoga bantuan yang telah diberikan pihak-pihak tersebut, menjadi amalan ibadah. Amin. Akhirnya kami berharap semoga hasil pengabdian ini dapat memberikan kontribusi bagi institusi Unnes. Semarang, 18 November 2016 Tim Pengabdi
BAB 1 PENDAHULUAN
A. ANALISIS SITUASI Limbah plastik non biodegradable terutama yang berasal dari bekas kemasan makanan semakin hari jumlahnya semakin menumpuk dan menimbulkan permasalahan dampak lingkungan yang perlu segera diatasi. Terjadinya penyumbatan saluran air pada musim hujan yang berakibat banjir pada sebagian Wilayah Kota Semarang juga banyak disebabkan oleh pembuangan limbah plastik yang sembarangan. Tidak terkoordinasinya titik simpul awal penampungan limbah di masyarakat dengan Tempat Pembuangan Akhir yang biasanya letaknya cukup jauh dari pemukiman penduduk menyebabkan sampah semakin tidak terkelola dengan baik. Minimnya kesadaran masyarakat akan bahaya sampah dan kurangnya pengetahuan pengelolaan sampah secara modern menjadi inti dari sekian banyak rumitnya permasalahan pengelolaan sampah. Perguruan Tinggi memiliki tanggung jawab dalam memainkan peran untuk membantu mencarikan jalan keluar permasalahan penanganan sampah, khususnya sampah yang tidak mudah terurai oleh mikroorganisme di dalam tanah. Teknologi daur ulang sampah plastik non-biodegradable telah berkembang pesat di masyarakat. Bahkan beberapa unit usaha kecil menengah yang fokus pada pengelolaan limbah plastik telah berkembang di Wilayah Semarang. Ada juga unit usaha kecil yang bergerak pada produk rekayasa industri kreatif berbahan limbah plastik non-biodegradable. Perguruan tinggi khususnya dosen dan mahasiswa dapat memberikan sumbangan pemikiran untuk penanganan secara komprehensif atas munculnya permasalahan limbah plastik dengan Program Pengabdian Masyarakat atau Pemberdayaan Masyarakat. Mahasiswa Jurusan Fisika Unnes yang jumlahnya tidak kurang dari 1000 orang, jumlah yang cukup banyak dan menyimpan banyak potensi yang dapat dikembangkan untuk
memberikan
sumbangsih
pada
pemecahan
permasalahan
masyarakat.
Berdasarkan penelitian Hage & Söderholm (2007), laju penumpukkan limbah dipengaruhi oleh banyaknnya pengangguran. Mahasiswa perlu dibekali kecakapan hidup untuk sukses di masyarakat yang berupa keterampilan khususnya keterampilan Wirausaha Industri Kreatif. Senampang dengan usaha pengolahan limbah plastik, mahasiswa Fisika Unnes dapat dibekali baik secara teoritis maupun praktek tentang cara
daur ulang limbah plastik bekas kemasan makanan menjadi produk kreatif yang bernilai ekonomi tinggi, misalnya lakop sapu. Sejalan
dengan
pengembangan
Unnes
sebagai
Universitas
Konservasi,
pengelolaan limbah terutama limbah plastik bekas kemasan menjadi sangat penting. Kesadaran masyarakat yang masih rendah menyebabkan limbah plastik tidak ditangani dengan baik dan terjadi penumpukkan di seputar bendungan atau belokkan saluran air. Berdasarkan uraian tersebut, sebuah program untuk meningkatkan keterampilan wirausaha produk kerajinan kreatif bagi mahasiswa perlu diselenggarakan.
B. IDENTIFIKASI DAN PERUMUSAN MASALAH Terjadi penumpukkan limbah plastik bahan kemasan yang telah memberikan dampak negatif terhadap keberlanjutan lingkungan dan masyarakat. Limbah plastik dapat didaur ulang menjadi bijih plastik yang dapat diolah menjadi produk sederhana seperti penghapus papan tulis dan lakop sapu. Potensi pasar untuk kebutuhan penghapus papan tulis dan lakop sapu sangat tinggi. Keterampilan yang perlu didesiminasikan kepada mahasiswa Unnes adalah cara mendesain dan membuat penghapus papan tulis dan lakop sapu dari limbah plastik bekas kemasan makanan dan minuman.
C. TUJUAN KEGIATAN Tujuan kegiatan pengabdian kepada masyarakat ini adalah: 1.
Mengolah sampah plastik dengan cara mendaurulang
2.
Memanfaatkan limbah plastik untuk membuat produk sederhana
3.
Meningkatkan ekonomi masyarakat dengan menggalakkan industri kreatif berbasis limbah plastik.
D. MANFAAT KEGIATAN Tujuan kegiatan pengabdian kepada masyarakat ini adalah: 1. Mengolah sampah plastik dengan cara mendaurulang. 2. Memanfaatkan limbah plastik untuk membuat produk sederhana
3. Meningkatkan ekonomi masyarakat dengan menggalakkan industri kreatif berbasis limbah plastik.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
A. Limbah Plastik Bekas Kemasan Hampir setiap hari kita selalu berurusan dengan penggunaan plastik, terutama plastik yang tidak mudah terurai oleh mikroorganisme dalam tanah, karena plastik banyak dipakai untuk pembuatan produk-produk kemasan makanan, alat-alat rumah tangga, elektronik, komponen otomotif dan mainan anak-anak. Plastik telah menjadi komponen penting dalam kehidupan sehari-hari, dan peranannya telah menggantikan kayu dan logam, yang disebabkan oleh keunggulan bahan plastik yaitu ringan, kuat, tahan terhadap lingkungan korosif, tidak mudah bocor, transparan, mudah diwarnai dan sifat insulasinya baik. Plastik memiliki sifat insulasi terhadap panas dan aliran listrik yang baik. Peningkatan pengggunaan plastik ini menyebabkan peningkatan produksi sampah dari tahun ke tahun. Sebagai gambaran konsumsi plastik di Indonesia mencapai 10 kg perkapita per tahun. Plastik tidak mudah diurai oleh mikroorganisme dalam tanah, ada yang memerlukan waktu puluhan tahun supaya dapat terdegradasi (lapuk). Membuang sampah ke Tempat Pembuangan Akhir (TPA) bukan pemecahan yang bijak dalam pengelolaan sampah plastik ini . Plastik-plastik yang banyak dipakai dalam pengemasan antara lain polyefin yang terdiri atas polyethylene therephtalate (PET), polypropylene dan kopolimernya, polystyrene (PS) dan polyvynil chloride (PVC) (Adrados et al., 2012). Jenis plastik PET (polyethylene threrephthalate) memiliki sifat ringan, murah, dan mudah difabrikasi (Carvalho et al., 2009; López et al., 2011)). Contoh produk yang sering menggunakan plastik jenis PET antara lain botol minuman, tempat makanan yang tahan gelombang mikro dan lain-lain. Jenis plastik yang lain yaitu HDPE (high density polyethylene) yang sifatnya lebih kuat dan rentan terhadap korosi, tidak beracun, sering digunakan untuk kemasan makanan, kemasan shampoo, deterjen, kantong sampah dan mudah didaurulang. Jenis plastik yang ketiga yaitu PVC (polyvynil chloride) yang memiliki sifat stabil dan tahan terhadap bahan kimia, cuaca dan listrik. Plastik jenis ini digunakan untuk pipa dan konstruksi bangunan, dan sulit didaurulang. LDPE dapat digunakan untuk bahan wadah makanan yang lebih lembek.
B. Produk Sederhana Berbahan Plastik Sampah plastik bekas kemasan makanan dan minuman dapat dibuat menjadi bijih plastik atau diolah dengan proses pemisahan. Sampah plastik berklorin dapat dipisahkan dari kandungan unsur logam beratnya dengan cara selective twist formation dan pemisahan gravitasi (Reddy et al., 2010). Teknik pemisahan gravitasi berat masih dicoba untuk memisahkan propylene (PP) dan polyethylene (PE) (film plastik ringan) dari film plastik berklorin (Reddy et al., 2011). Sistem manual pencetakan produk plastik pada dasarnya adalah memanaskan limbah plastik cacahan hingga meleleh dan mencetak dengan memberikan tekanan ke dalam cetakan yang sudah disiapkan kemudian didinginkan seperti dapat dilihat pada Gambar 1. Produk yang dihasilkan tidak akan kalah mutunya dengan produk hasil pencetakan otomatis.
Gambar
1.
Skema
proses
pengolahan
limbah
plastik
(Sumber:
http://www.cara.aimyaya.com/2012/02/cara-melakukan-daur-ulang-limbah.html). Produk sederhana seperti penghapus papan tulis terdiri atas dua bagian yaitu bagian balok pegangan (pad, berbahan plastik) dan lapisan gesek (eraser, carduroy). Lakop sapu adalah bagian penaut atau pemegang serabut, gelagah, rayung atau ijuk sapu. Bagian lakop juga menjadi titik tautan penghubung antara ijuk dengan gagang sapu. Lakop sapu terbuat dari bijih plastik yang biasanya merupakan bijih hasil daur ulang plastik kemasan bekas. Kesamaan sifat-sifat fisika seperti berat jenis, membuat pemisahan otomatis beberapa polimer menjadi pekerjaan yang sungguh menantang. Sebenarnya sudah ada peralatan otomatis, peralatan berbasis teknologi fluoresensi sinar-X, yang dapat dipakai untuk memilah PVC, dan teknologi pemilahan menggunakan optik yaitu spektroskopi inframerah yang dapat digunakan untuk memilah limbah plastik berdasar jenisnya (Carvalho et al., 2009).
Gambar 2. Skema unit pencetakan plastik daur ulang sistem injeksi manual (Sumber: http://www.cara.aimyaya.com/2012/02/cara-melakukan-daur-ulang-limbah.html).
Adapun proses pencetakan plastik daur ulang dapat menggunakan teknologi sederhana dan harganya pun terjangkau. Dengan demikian maka diharapkan bahan baku daur ulang tidak harus selalu dikirim ke industri besar.
(a)
(b)
Gambar 3. Produk sederhana berbahan plastik: (a) Lakop sapu dan (b) penghapus papan tulis.
Beberapa bahan dasar yang sering digunakan untuk membuat sapu antara lain: serat sabut kelapa (Gambar 4), ijuk, lidi, tangkai padi, tangkai gandum, serat nilon, rayung, lakop, dowel, slongsong, dan stick. Lakop sapu untuk bahan sapu ijuk dapat dilihat pada Gambar 3. Lakop banyak dibuat oleh UKM di Purbalingga dan Semarang. Pada kegiatan pengabdian
kepada masyarakat ini bahan ijuk diganti dengan serat
bambu hasil sintesis Laboratorium Bahan Komposit Jurusan Fisika Unnes.
Gambar 4. Serabut kelapa yang biasa digunakan untuk membuat sapu.
Broom stick atau tangkai sapu biasanya dibuat dari bambu, tangkai pohon palm ekel atau kayu dibentuk silider. Tangkai sapu ini pun dapat dibuat dari bahan komposit sisasisa penggergajian kayu atau lainnya.
BAB 3 BAHAN DAN METODE PELAKSANAAN
A. KERANGKA PEMECAHAN MASALAH
Gambar 5. Skema kerangka pemecahan masalah.
B. KHALAYAK SASARAN ANTARA YANG STRATEGIS Kegiatan Pengabdian kepada Masyarakat ini disosialisasikan pada kelompok mahasiswa Jurusan Fisika Unnes.
C. KETERKAITAN Hasil penelitian di bidang pengelolaan sampah plastik dapat diterapkan untuk membuat produk industri kreatif sederhana misalnya penghapus papan tulis dan lakop sapu. Banyak hasil penelitian tentang pengolahan limbah plastik belum diterapkan di masyarakat, padahal banyak dampak lingkungan yang diakibatkan oleh penumpukkan sampah. Beberapa penelitian tentang pengelolaan limbah plastik telah dilakukan oleh para dosen. Pemasyarakatan teknik mengolah sampah plastik dapat dilakukan kepada mahasiswa dan UKM.
Gambar 6. Skema ketekaitan antara berbagai institusi.
D. METODE KEGIATAN Metode yang dilakukan untuk produksi penghapus papan tulis dan lakop sapu dari limbah plastik ini menggunakan beberapa metode yaitu paparan, pelatihan, uji coba, dan evaluasi. Sedangkan metode yang digunakan untuk sosialisasi adalah ceramah dan tanya jawab.
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Proses Produksi Injection moulding adalah metode pemrosesan bahan termoplastik dimana bahan yang meleleh disebabkan pemanasan diinjeksikan dengan plunger ke dalam mould (cetakan) yang didinginkan dan kemudian bahan tersebut dapat mengeras kembali. Proses pendinginan dapat dilakukan dengan air atau udara, dimana pendinginan menggunakan air material plastik akan lebih cepat mendingin (Manullang, http://wonggembelz.blogspot.co.id/, 2016).
Gambar 7. Mesin injeksi plastik sistem tekanan pneumatik.
Gambar 7 adalah foto mesin injeksi plastik dengan sistem tekanan pneumatik. Secara garis besar mesin injeksi dapat dibagi menjadi tiga bagian yaitu: clamping unit, moulding unit, dan injection unit. Clamping unit berfungsi untuk memegang dan mengatur gerakan dari mould unit serta gerakan ejector saat melepas benda dari moulding unit. Pada clamping unit dapat diatur berapa panjang gerakan moulding saat dibuka dan berapa panjang ejector saat bergerak. Ada 2 macam clamping unit yang dipakai pada umumnya yaitu toggle clamp dan hidrolik clamp. Moulding unit sebenarnya adalah bagian lain dari mesin injeksi plastik. Moulding unit adalah bagian yang membentuk benda yang dibuat. Secara garis besar moulding unit memiliki 2 bagian utama yaitu bagian cavity dan core. Bagian cavity adalah bagian cetakan yang berhubungan dengan nozzle pada mesin, sedangkan bagian core adalah bagian yang berhubungan dengan ejector. Injection unit terdiri atas: (a) motor dan transmission gear unit, (b) Cylinder screw ram, (c) Hopper, (d) Barrel, (e) Screw, dan Non return valve. Motor dan transmission gear unit berungsi untuk menghasilkan daya yang digunakan untuk memutar screw pada barrel, sedangkan transmisi unit berfungsi untuk
memindahkan daya dari putaran motor ke dalam screw. Selain itu transmission unit juga berfungsi untuk mengatur tenaga yang disalurkan sehingga tidak terjadi pembebanan yang terlalu besar. Cylinder screw ram untuk mempermudah gerakan screw dengan menggunakan enersia sekaligus menjaga perputaran screw tetap sehingga dapat dihasilkan kecepatan dan tekanan yang tetap pada saat proses injeksi dilaksanakan. Hopper adalah bagian untuk untuk menempatkan bahan plastik sebelum masuk ke barrel. Biasanya untuk menjaga kelembaban bahan plastik digunakan tempat penyimpanan khusus yang dapat mengatur kelembaban, sebab apabila kandungan air terlalu besar pada udara, dapat menyebabkan hasil injeksi tidak bagus. Barel merupakan tempat screw dan selubung yang menjaga aliran plastik ketika dipanasi oleh heater. Pada bagian ini juga terdapat heater untuk memanaskan plastik sebelum masuk ke nozzle. Reciprocating screw berfungsi untuk mengalirkan plastik dari hopper ke nozzle. Ketika screw berputar bahan dari hopper akan tertarik mengisi screw yang selanjutnya dipanasi lalu didorong ke arah nozzle. Valve berungsi untuk menjaga aliran plastik yang telah
leleh
agar
tidak
kembali
saat
screw
berhenti
berputar
(Manullang,
http://wonggembelz.blogspot.co.id/, 2016).
Gambar 8. Tutup botol aqua plastik yang telah dicacah.
Tutup botol plastik dapat dibuat dari bahan termosetting (UF dan PF) maupun bahan termoplastik (PP, HIPS, HDPE, dll). HDPE singkatan dari High Density Poli Ethylene. Gambar 8 adalah contoh cacahan tutup botol plastik kemasan minuman (Aqua). Thermoplastik dibuat dari polipropilen, politetilen dan styren. Secara umum polietilen komersial dengan kerapatan tinggi dan menengah memiliki suhu leleh 120 sampai 180C. Suhu leleh rerata untuk polietilen komersial kerapatan tinggi dan menengah
anatara 105 sampai dengan 115C. Suhu leleh HDPE yaitu 180-280C sedangkan untuk HDPE derajat tinggi suhu leleh dapat mencapai hingga 200-250C. Suhu mould berkisar antara 20-95C. Untuk ketebalan mould yang lebih tinggi sampai dengan 6 mm, suhu mould lebih tinggi. Tekanan injeksi bahan berkisar antara 70-105 MPa. Kecepatan laju injeksi tinggi direkomendasi, kecepatan injeksi profil dapat digunakan untuk
mengurangi
warpage
dalam
hal
komponen
dengan
permukaan
luas
(http://www.viewmold.com/).
(a)
(b)
Gambar 8. Proses pemanasan bijih plastik, injeksi dan penekanan: (a) Cacahan plastik, dan (b) Proses pemanasan dan pencetakan.
Pada Gambar 9(a) ditunjukkan teknik pengambilan sampel dari mould dengan cara dicongkel. Pencetakan produk plastik masih dilakukan secara manual satu per satu. Mesin injeksi yang digunakan masih menggunakan tekanan pneumatik dan dioperasikan secara manual. Setelah penekanan dalam kondisi panas, sampel didinginkan dulu kemudian diambil dengan pencongkel (penjepit). Gambar 9b contoh produk balok plastik yang akan dibuat menjadi penghapus papan tulis.
(a)
(b)
Gambar 9. Balok plastik penghapus: (a) Pengambilan balok plastik penghapus dari cetakan, dan (b) Produk balok plastik penghapus.
B. Tahapan Sosialisasi Kegiatan sosialisasi teknik daur ulang limbah tutup botol plastik menjadi produk sederhana dipaparkan
pada mahasiswa-mahasisa Jurusan Fisika terutama di
Laboratorium Bahan Komposit.
BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan Kegiatan daur ulang limbah tutup botol plastik bekas kemasan Aqua dapat dilakukan dengan baik. Tutup botol dapat langsung dipotong-potong atau melalui pemrosesan menjadi bijih plastik. Pemrosesan limbah botol plastik dalam skala kecil lebih efisien dilakukan secara langsung tanpa melalui proses pembentukan menjadi bijih plastik. Pencetakan dan pengepresan produk plastik dalam kondisi panas masih dilakukan secara manual menggunakan tekanan pneumatik dan produk dikeluarkan dari mesin injeksi secara manual juga. Pengaturan suhu mesin injeksi secara otomatis menggunakan termokopel.
5.2 Saran Untuk
meningkatkan
kapasitas
produksi
menggunakan tekanan hidrolik dan otomatisasi.
mesin
injeksi
dapat
didesain
DAFTAR PUSTAKA Carvalho, M.T., Ferreira, C., Portela, A., & Santos. J.T. 2009. Application of fluidization to separate packaging waste plastics. Waste Management 29, 1138– 1143 Hage, O. & Söderholm, P. 2008. An econometric analysis of regional differences in household waste collection: The case of plastic packaging waste in Sweden. Waste Management 28, 1720–1731 http://www.cara.aimyaya.com/2012/02/cara-melakukan-daur-ulang-limbah.html Manullang, I. 2016. http://wonggembelz.blogspot.co.id/. http://www.viewmold.com/ Reddy, M.S., Yamaguchi, T., Okuda, T., Tsai, T.Y., Nakai, S., Nishijima, W. & Okada, M. 2010. Feasibility study of the separation of chlorinated films from plastic packaging wastes. Waste Management 30, 597–601 Reddy, M.S., Okuda, T., Nakai, S., Nishijima, W.& Okada, M. 2011. Recovery of polypropylene and polyethylene from packaging plastic wastes without contamination of chlorinated plastic films by the combination process of wet gravity separation and ozonation. Waste Management 31, 1848–1851 López, A., Marco, I. De, Caballero, B.M., Laresgoiti, M.F., Adrados, A. & Torres, A. 2011. Pyrolysis of municipal plastic wastes II: Influence of raw material composition under catalytic conditions. Waste Management 31, 1973–1983 Adrados, A., Marco, I. De, Caballero, B.M., López, A., Laresgoiti, M.F. & Torres, A. 2012. Pyrolysis of plastic packaging waste: A comparison of plastic residuals from material recovery facilities with simulated plastic waste. Waste Management 32, 826–832
LAMPIRAN
Gambar L.1 Persiapan proses produksi.
Gambar L.2 Tutup botol plastik yang sudah dipotong-potong.
