164
PIROLISIS SAMPAH PLASTIK UNTUK MENDAPATKAN ASAP CAIR DAN PENENTUAN KOMPONEN KIMIA PENYUSUNNYA SERTA UJI KEMAMPUANNYA SEBAGAI BAHAN BAKAR CAIR PYROLYSIS OF PLASTIC WASTE TO GAIN SMOKE OF LIQUID AND KNOW MAIN COMPILER CHEMISTRY COMPOUND TO KNOW POTENCY FROM SMOKE OF LIQUID YIELDED Tri Anggono*1, Erina Wahyu W1, Handayani1, Arini Rahmadani1, Abdullah2 1)
2)
Alumnus Program Studi Kimia FMIPA Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru Staf Pengajar Program Studi Kimia FMIPA Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru e-mail :
[email protected]
ABSTRAK Pirolisis merupakan reaksi depolimerisasi dan pada suhu tinggi mengikuti mekanisme radikal bebas. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui potensi asap cair yang dihasilkan melalui pirolisis limbah plastik yang berupa kantong plastik dan pembungkus makanan sebagai bahan bakar cair dan untuk mengetahui senyawa kimia penyusun utama dari asap cair yang dihasilkan. Pirolisis dilakukan dengan menghidupkan furnace yang telah berisi sampel plastik dan mengatur temperatur , pada penelitian ini didapatkan temperatur optimum untuk sampel plastik tersebut dapat terbakar habis dan menghasilkan asap cair diperoleh pada temperatur 425oC. Dari data hasil analisis GC-MS yang diperoleh, senyawa-senyawa yang terkandung dalam sampel asap cair plastik pembungkus makanan adalah, 2propanon/aseton, asam borat, asam asetat, dan siklopentanon. Dari senyawa-senyawa tersebut, senyawa-senyawa yang memiliki sifat mudah terbakar adalah aseton dan siklopentanon. Sedangkan senyawa-senyawa yang terkandung dalam sampel asap cair kantong plastik adalah 2-hidroksimetil-3-metil-oxiran, asam asetat, hidroksiaseton, 2siklopenten, dan 2-butanon/metil etil keton. Dari senyawa-senyawa tersebut yang bersifat mudah terbakar adalah, hidroksiaseton, 2-siklopentena dan 2-butanon. Kata kunci : pirolisis, sampah plastik, asap cair
ABSTRACT Pyrolysis is reaction of depolymerization and at high temperature follows free radical mechanism. This research aim were to know potency smoke of liquid yielded through plastic waste pyrolysis which in the form of plastic sack bag and food packer as component of liquid burning and know main compiler chemistry compound from smoke of liquid yielded. Pyrolysis done by animating furnace which has contained plastic sample and arranges temperature , at this research got optimum temperature for the plastic sample can be combustible [used up/finished] and yields smoke of liquid obtained at temperature 425oC. From result of analysis GC-MS obtained, compounds which implied in sample smoke of food packer plastic liquid is, 2-propanon/aseton, boric acid, acetic acid, and siklopentanon. From the compounds, compounds measuring up to flammable is acetone and siklopentanon. While compounds which implied in sample smoke of plastic sack;bag liquid is 2-hidroksimetil-3metil-oxiran, acetic acid, hidroksiaseton, 2-siklopenten, and 2-butanon/metil ethyl ketone. From the compounds having the character of flammable is, hidroksiaseton, 2-siklopentena and 2-butanon. Keywords : pyrolysis, garbage plastic, smoke of liquid
Sains dan Terapan Kimia, Vol. 3 No. 2 (Juli 2009), 164 – 173
165
penggunaan plastik yang seakan tidak
PENDAHULUAN Sampah dikategorikan menjadi dua golongan, yang pertama adalah
terbatas,
sayuran,
dan
lain-lain
dapat
penggunaan
plastik berlangsung dengan pesat Semakin
sampah organik yang berupa makanan sisa,
pertumbuhan
penggunaan
bertambah plastik
maka
pesat semakin
dihancurkan oleh mikroorganisme dan
banyak pula limbah yang akan kita
sampah anorganik yang berupa plastik
hadapi, baik itu yang dihasilkan dari
yang dapat dihancurkan dengan cara
industri besar maupun industri rumah
dibakar, namun selain abunya tidak
tangga,
dapat dicerna oleh tanah, asapnya
menjadi permasalahan lingkungan yang
ternyata dapat membangkitkan gas
sampai
beracun yang berbahaya bagi makhuk
dipecahkan jalan keluarnya meskipun
hidup (Indriasari, 2006).
banyak pemanfaatan limbah plastik
Plastik adalah suatu produk kimia
namun
sehingga
saat
limbah
ini
belum
belum
mampu
plastik
dapat
mengurangi
yang telah dikenal dan digunakan
penumpukan sampah plastik di alam
secara
(Haryono,2005).
luas
oleh
seluruh
lapisan
Oleh
masyarakat, baik yang tinggal di desa
karena
itu,
maupun didaerah perkotaan. Saat ini,
permasalahan
sekitar 129 juta ton plastik setiap
sampah plastik pembungkus makanan
tahunnya diproduksi, dari jumlah itu
(seperti bungkus gula, bungkus es dan
diproduksi dari bahan minyak bumi.
sejenisnya) dan kantong plastik yang
Secara umum, plastik memiliki densitas
kian hari makin bertambah ditempat
yang rendah, bersifat isolasi terhadap
pembuangan sampah, maka banyak
listrik, mempunyai kekuatan mekanik
upaya yang telah dilakukan untuk
yang
mengkonversi
bervariasi,
ketahanan
suhu
terbatas, serta ketahanan bahan kimia
sampah
yang
menghasilkan
bervariasi
(Justiana,
2007).
sampah
melihat khususnya
material-material
plastik
tersebut
bahan
bakar
untuk karena
Menurut Lusiana (2006) material plastik
melihat dari sifat penyusun sampah
memiliki
plastik
banyak
kelebihan
dibandingkan bahan lainnya, hal ini
yaitu
berupa
hidrokarbon
(Farid,2002).
ringan,
Teknik yang dapat digunakan
transparan, tahan air serta harganya
untuk mengkonversi material-material
pun relatif lebih murah dan terjangkau
tersebut adalah dengan teknik pirolisis.
oleh berbagai lapisan masyarakat..
Pada
Akibatnya,
polimerisasi tinggi, pirolisis merupakan
dikarenakan
sifatnya
dengan
ruang
lingkup
Pirolisis Sampah Plastik… (Tri Anggono, dkk)
senyawa
yang
berderajat
166
reaksi depolimerisasi dan pada suhu
Alat-alat yang digunakan dalam
tinggi mengikuti mekanisme radikal
kegiatan
bebas. Reaksi ini melalui tiga tahap
batang pengaduk, pipet tetes, pipet
yaitu,
gondok, buret, Erlenmeyer, labu ukur,
tahap
memulai,
tahap
ini
adalah
gelas
beaker,
perambatan dan tahap penghentian
corong
(Sabarodin & Dewanto, 1998).
botol semprot, kertas pH, gelas ukur,
pisah,
penampung
destilat,
Berdasarkan dari uraian di atas
stopwatch, pembakar Bunsen, reaktor
penelitian mengenai pirolisis sampah
pirolisis, termometer, lemari pendingin,
plastik yang berupa kantong plastik dan
dan GC-MS.
pembungkus
makanan
untuk
Bahan-bahan
yang
digunakan
mendapatkan asap cair sebagai bahan
adalah
bakar alternatif sangat penting untuk
pembungkus makanan, akuades dan
dilakukan. Dengan adanya Program
Na2SO4 anhidrat.
kantong
plastik,
sampah
Kreativitas Mahasiswa yang didanai oleh
Dikti
pirolisis
ini
penelitian
sampah
mengenai
plastik
Pirolisis Sampah Plastik Pengambilan
untuk
asap
dengan
cara
cair
mendapatkan asap cair sebagai bahan
dilakukan
pirolisis,
bakar alternatif dapat dilaksanakan.
pertama-tama sampah plastik (sampah
Mengetahui
plastik pembungkus makanan pada
dihasilkan
perlakuan awal dan sampah kantong
melalui pirolisis limbah plastik yang
plastik pada perlakuan kedua, sehingga
berupa
dapat
Tujuan potensi
penelitian
asap
cair
yang
kantong
plastik
dan
diketahui
perbedaan
pembungkus makanan sebagai bahan
kandungannya)
yang
bakar cair. Mengetahui senyawa kimia
dimasukkan ke dalam reaktor pirolisis
penyusun utama dari asap cair yang
yang dilengkapi sistem pendingin es
dihasilkan.
dan
penampung
telah
destilat,
kering
setelah
semuanya siap furnace dihidupkan dan dibiarkan
METODE Penelitian laboraturium Lambung
ini
Mangkurat
hingga
temperatur
di
optimal. Ketika temperatur tersebut
Universitas
tercapai, temperatur dijaga konstan
Banjarbaru
selama tiga jam, asap
dilakukan
MIPA
naik
cair
yang
selama 4 bulan dan Laboratorium Kimia
mengalir dari kondensor ditampung
Organik
dalam
Fakultas
Gadjahmada analisis.
MIPA
Universitas
Yogyakarta
untuk
penampung
destilat
yang
diletakkan dalam tempat yang telah berisi campuran es dan garam dapur.
Sains dan Terapan Kimia, Vol. 3 No. 2 (Juli 2009), 164 – 173
167
Asap cair dari masing-masing bahan
HASIL DAN PEMBAHASAN
yang
Pirolisis Sampah Plastik
dihasilkan
kemudian
diukur
disimpan
volumenya
dalam
botol
Pirolisis merupakan suau reaksi
bertutup rapat dan disimpan dalam
dengan tiga taap penting, yaitu tahap
lemari pendingin.
memulai, tahap perambatan dan tahap penghentian. Pada tahap memulai akan
Pembuatan Asap Cair Bebas H2O untuk Analisis dengan GC-MS Sebanyak 100 mL asap cair bebas TER dimasukkan ke dalam gelas beaker dan ditambahkan 10 gram Na2SO4 anhidrat, kemudian
gelas
beaker tersebut ditutup dengan rapat dan didiamkan selama 24 jam, setelah 24 jam kemudian dilakukan proses penyaringan dan asap cair siap untuk dianalisis dengan GC-MS.
terjadi pemutusan rantai ikatanyang lemah karena adanya kenaikan suhu. Radikal bebas yang telah terbentuk pada tahap perambatan akan tepecah lagi membentuk radikal bebas baru yang lebih kecil, atau senyawa stabil (Sabarodin & Dewanto, 1998). Sebelum
proses
dilakukan,
mula-mula
penanganan
sampel
pirolisis dilakukan
yang
berupa
sampah plastik bungkus makanan dan Uji Sederhana Asap Cair Untuk Diketahui Kemampuannya Sebagai Bahan Bakar Sebanyak 50 mL asap cair dari ke dua sampel sampah masing-masing diambil dan dimasukkan ke dalam tabung
pembakar
Bunsen.
Sumbu
dipasang hingga tercelup ke dalam asap cair, ditunggu beberapa menit sampai asap cair meresap ke dalam sumbu, kemudian dinyalakan masingmasing
sumbu
secara
bersamaan.
Warna api diamati, bau yang dihasilkan dan lamanya ketahanan asap cair dalam
proses
pembakaran
yang
digunakan dari masing-masing sampel plastik. Apabila dihasilkan nyala api, maka dilakukan perbandingan dengan bahan bakar (minyak tanah).
Pirolisis Sampah Plastik… (Tri Anggono, dkk)
kantong
plastik
yang
telah
dikumpulkan. Setelah sampah-sampah plastik tersebut terkumpul, dilakukan pemisahan sampah
masing-masing yang
Kemudian
ingin
jenis
digunakan.
dibersihkan
dari
kotoran/sisa-sisa makanan yang masih terdapat pada sampel dan dijemur agar diperoleh berat kering dari sampel tersebut.
Setelah
kering,
sampel-
sampel tersebut dipotong kecil-kecil yang bertujuan untuk memperbesar luas permukaan dari sampel agar lebih mudah dalam proses penimbangan, pemasukkan ke dalam reaktor dan proses pembakaran. Sampel
yang
telah
dikecilkan
ditimbang dan dimasukkan ke dalam
168
reaktor, reaktor dimasukkan ke dalam
memperpanjang sistem pendingin dan
furnace yang sudah dirangkai dengan
menambahkan es pada sistem pompa
sistem pendingin es dan penampung
agar sistem lebih dingin sehingga asap
destilat. Kemudian furnace dihidupkan
tersebut
dan
hanya
temperatur
diatur.
Temperatur
optimum yang diperoleh untuk sampel o
plastik yaitu pada temperatur 425 C, pada tmperatur ini
sampel dapat
dapat saja
terkondensasi dengan
juga,
keterbatasan
ruangan yang kurang memungkinkan hal tersebut belum dapat dilakukan. Setelah
dilakukan
pengaturan
terbakar habis dan menghasilkan asap
sirkulasi asap yang dihasilkan, asap
cair.
dicoba
cair mulai keluar hingga pada suhu
hingga
optimum
plastik
dihasilkan semakin banyak. Furnace
tersebut dapat terbakar habis tetapi
dijalankan hingga 2-3 jam sampai asap
asap
sangat
cair tidak lagi keluar dari kondensat.
sedikit. Sedangkan pada temperatur di
Asap cair yang dihasilkan dari proses
Sebelumnya
penggunaan mencapai
temperatur o
500
cair
telah
C,
yang o
sampel
dihasilkan
cair
yang
yang
sedikit
dan
volumenya menggunakan gelas ukur,
sampel plastik di dalam reaktor masih
kemudian dimasukkan ke dalam botol
banyak
bahan yang ditutup rapat dan disimpan
425
dihasilkan
pun
sangat
tersisah
seluruhnya)
asap
asap
cair
bawah
C,
tersebut
yang
(tidak
terbakar
dilakukan
pada
pirolisis
tersebut
kemudian
diukur
pada temperatur kamar.
rentang waktu yang sama (2-3 jam). Pada temperatur 425
o
C, asap
Analisis Dengan GC-MS Asap cair yang dihasilkan dari
dari furnace mulai keluar melewati kondensor (sistem pendingin), untuk
proses
menjaga asap tersebut agar tidak
masing dimasukkan ke dalam botol dan
keluar seluruhnya maka disini dilakukan
ditutup rapat untuk dilakukan analisis
pengaturan sirkulasi asap yang keluar
menggunakan GC-MS untuk diketahui
dengan
dengan
komponen kimia penyusunnya. Pada
penampung destilat agar asap yang
penelitian ini preparasi dan analisis
dikeluarkan tidak terlalu banyak. Hal
sampel
tersebut
Kimia
menutup
saluran
dimungkinkan
dapat
diminimalkan pengeluaran asap yang berpartikel lebih kecil dibandingkan dengan
partikel
dikondensasikan
asap
yang
dapat
pirolisis
tersebut,
dilakukan Organik
di
FMIPA
masing-
Laboratorium Universitas
Gadjah Mada Yogyakarta. Adapun kromatogram dari kedua sampel dapat terlihat dibawah ini :
dengan
Sains dan Terapan Kimia, Vol. 3 No. 2 (Juli 2009), 164 – 173
169
Gambar 1. Kromatogram sampel plastik bungkus makanan
Tabel 1. Data Senyawa Kimia Yang Terkandung dalam Sampel Asap Cair Plastik Bungkus Makanan dari Hasil Analisis GC No.
Peak
% Area
Senyawa Yang Diduga
Rumus
1. 2. 3. 4. 5.
1 2 3 4 5
61,91 29,58 0.09 6,73 1,68
2-propanon/aseton Asam borat Asam asetat Siklopentanon
C3H6O H3BO3 C2H4O2 C5H8O
Pirolisis Sampah Plastik… (Tri Anggono, dkk)
170
Gambar 2. Kromatogram sampah kantong plastik Tabel 2. Data Senyawa Kimia yang Terkandung dalam Sampel Asap Cair Kantong plastik dari Hasil Analisis GC No.
Peak
% Area
Senyawa Yang Diduga
Rumus
1.
2
15,18
C4H8O2
2. 3. 4. 5.
5 6 8 9
10,61 44,93 3,09 1,88
2-hidroksimetil-3-metiloxiran Asam asetat Hidroksiaseton 2-siklopentena 2-butanon/metil etil keton
Sains dan Terapan Kimia, Vol. 3 No. 2 (Juli 2009), 164 – 173
C2H4O2 C3H6O2 C5H6O C4H8O
171
Dari data hasil analisis GC-MS yang
diperoleh,
senyawa-senyawa
penelitian
ini
tidak
dilakukan
dikarenakan gas tersebut mahal dan
yang terkandung dalam sampel asap
perlu
dilakukan
cair plastik bungkus makanan antara
instrumen/alat yang digunakan. Dari
lain, 2-propanon/aseton, asam borat,
modifikasi
dari
komponen/senyawa-
asam asetat, dan siklopentanon. Dari
senyawa yang terkandung dari asap
senyawa-senyawa tersebut, senyawa-
cair sampel bungkus makanan dan
senyawa yang memiliki sifat mudah
kantong
plastik
tersebut
sangat
terbakar di antaranya yaitu aseton dan
mungkin
dapat
digunakan
seagai
siklopentanon. Sedangkan senyawa-
bahan
senyawa
komponen-komponen
yang
terkandung
dalam
bakar,
karena
mempunyai
yang
memiliki
sampel asap cair kantong plastik antara
sifat
lain,
2-hidroksimetil-3-metil-oxirana,
diperlukan
asam
asetat,
2-
lanjut agar komponen yang memiliki
Dari
sifat mudah terbakar tersebut dapat
yang
diperoleh tanpa kandungan senyawa
bersifat mudah terbakar antara lain
lain yang tidak bersifat mudah terbakar
yaitu,
seperti asam asetat.
hidroksiaseton,
siklolopentena dan
2-butanon.
senyawa-senyawa
tersebut
hidroksiaseton,
2-siklopentena
mudah
terbakar.
proses
Hanya
saja
pemisahan
lebih
dan 2-butanon. Sedangkan kandungan senyawa yang umum dihasilkan dari proses
Uji Sederhana Asap Cair Untuk Diketahui Kemampuannya Sebagai Bahan Bakar
pirolisis yang bersifat tidak mudah Pada uji ini dilakukan ½ reaksi
terbakar adalah asam asetat, senyawasenyawa ini dimungkinkan terbentuk akibat proses oksidasi didalam sistem pirolisis tersebut, yaitu yang berasal dari
senyawa
teroksidasi
keton
sehinga
yang menjadi
mudah suatu
asam. Sebenarnya hal tersebut dapat dicegah dengan mengalirkan gas yang bersifat inert (tidak mudah bereaksi)
dikarenakan
bereaksi
dengan
adanya
oksigen tetapi tidak bereaksi dengan senyawa
lain.
Hanya
saja
pada
sampel
yang diperoleh tersisa kurang dari 50 mL setelah dikurangi untuk analisis. Perolehan sampel pada penelitian ini terbatas dikarenakan alat
(furnace)
yang digunakan mengalami kerusakan, sehingga untuk uji sederhana yang dilakukan ini tidak optimal. Uji sederhana yang dilakukan
misalnya gas Nitrogen yang sangat mudah
masing-masing
adalah masing-masing sampel asap cair ditempatkan ke dalam gelas beaker dan
ditambahkan
dengan
Na2SO4
anhidrat yang bertujuan untuk mengikat
Pirolisis Sampah Plastik… (Tri Anggono, dkk)
172
molekul-molekul air yang terkandung di
Pada lapisan bagian bawah yang
dalam sampel. Kemudian gelas beaker
berwarna lebih kekuningan dilakukan
tersebut ditutup dengan rapat dan
pengujian dengan cara yang sama,
didiamkan selama 24 jam agar zat-zat
sampel tersebut juga terjadi letupan-
pengotor dalam sampel mengendap
letupan kecil dari air yang terkandung di
dan proses pengikatan air berlangsung
dalam sampel dan tidak dihasilkan
optimal. Setelah tahap tersebut selesai
nyala. Sedangkan pada lapisan atas
kemudian dilakukan penyaringan dan
yang berwarna lebih jernih dilakukan
diperoleh endapan coklat kehitaman
pengujian
pada kertas saring yang dihasilkan dari
Bunsen terjadi letupan-letupan dari air
sisa karbon hasil pembakaran.
yang masih terkandung dan sampel
Tahap berikutnya yaitu menguji asap
cair
hasil
penyaringan
menggunakan
pembakar
dapat menyala dengan api yang kecil dan dalam waktu yang sangat singkat.
Bunsen
Hal ini dimungkinkan asap cair dapat
dengan mencelupkan sumbu hingga
terbakar hanya saja masih terkandung
meresap dan membasahi keseluruhan
senyawa-senyawa yang bersifat tidak
dari
kemudian
mudah terbakar yang menyebabkan
menyulutkan sumbu ke sumber api
kecil sekali kemampuan dari asap cair
tetapi sumbu belum dapat menyala
tersebut dapat terbakar, sehingga perlu
hanya terjadi letupan-letupan kecil dari
dilakukan metode pemisahan lain untuk
air
dalam
memperoleh senyawa-senyawa yang
sampel. Karena sampel tersebut masih
bersifat mudah terbakar dari asap cair
mengandung
sampah plastik hasil pirolisis tersebut.
menggunakan
sumbu
pembakar
tersebut,
yang masih
terkandung
air,
maka
dilakukan
penambahan kembali dengan Na2SO4 anhidrat dengan perlakuan yang sama
KESIMPULAN Kesimpulan
dengan tujuan agar sampel dapat terpisah dari molekul air. Dari perlakuan tersebut dihasilkan sampel asap cair terpisah lapisan
dengan pada
terbentuknya
asap
cair
dua
tersebut.
Kemudian dari asap cair yang terbentuk dua lapisan tersebut, dipisahkan untuk dilakukan lapisan.
pengujian
masing-masing
yang
dapat
diperoleh dari penelitian ini antara lain : 1. Asap
cair
proses
yang
pirolisis
bungkus
dihasilkan sampah
makanan
plastik
memiliki
bahan
bakar
diketahuinya
dari
plastik
dan
kantong
potensi
sebagai
cair
dengan kandungan
komponen/senyawa dari asap cair
Sains dan Terapan Kimia, Vol. 3 No. 2 (Juli 2009), 164 – 173
173
yang dihasilkan melalui hasil analisis GC-MS. 2. Komponen
kimia
penyusun
dari
asap cair yang dihasilkan pada sampel
sampah
plastik
bungkus
makanan adalah 2-propanon/aseton, asam
borat,
asam
asetat
dan
penyusun
dari
siklopentanon. 3. Komponen
kimia
asap cair yang dihasilkan pada sampel
sampah
kantong
plastik
adalah 2-hidroksimetil-3-metil-oxiran, asam
asetat,
hidroksiaseton,
siklopentena, dan
22-
butanon/ metil etil keton.
DAFTAR PUSTAKA Farid,
H.N. 2002. Briket Limbah Menghilangkan Sampah. http//:www.pikiran-rakyat.com Diakses tanggal 17 Juli 2007 Haryono, A. 2005. Bahaya kemasan plastik terhadap kesehatan. http//:www.ristek.go.id Diakses tanggal 17 Juli 2007 Indriasari, L. 2006. Plastik Untuk Kemasan Makanan. http//:www.kompas.com Diakses tanggal 17 Juli 2007 Justiana, S. 2007. Minyak Pelumas dari Botol Plastik. http://ironcross.files.wordpress.c om/2007/07/ Diakses tanggal 14 April 2009 . Sabarodin, A dan Dewanto, A. 1998. Pembuatan Minyak Bakar dari Sampah Plastik Sebagai Sumber Energi Alternatif. Fakultas Teknik UGM. Yogyakarta. Hal 9-12.
Pirolisis Sampah Plastik… (Tri Anggono, dkk)
Wariyanto, A. 2006. Biogas, Alternatif Pengganti Minyak Tanah. http//:www.suaramerdeka.com Diakses tanggal 17 Juli 2007
