RANCANG BANGUN ALAT PENGOLAH LIMBAH PLASTIK MENJADI MINYAK MENTAH DENGAN KAPASITAS 5 KG
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III
PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI MEKANIK
Oleh :
COKMALANDO NABABAN NIM. 1205051009
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2015
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Mahaesa atas limpahan rahmat–Nya penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Adapun laporan Tugas Akhir yang penulis buat berjudul “Rancang bangun Alat Pengolah Limbah Plastik Menjadi Minyak Mentah Dengan Kapasitas 5 kg”. Penulisan Tugas Akhir merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan mata kuliah Tugas Akhir pada semester VI Pendidikan diploma III Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik. Dalam laporan Tugas Akhir ini akan dibahas mengenai alat pengolah limbah plastik menjadi minyak mentah, yang mana bertujuan memanfaatkan limbah plastik menjadi bahan bakar alternatf. Dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini penulis banyak mengalami masalah, dan hambatan. Namun berkat bantuan dari berbagai pihak, penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, pada kesempatan ini yang paling utama di ucapkan terima kasih adalah orang yang sangat istimewa adalah kedua orang tua penulis yaitu ayahanda Dariun Nababan dan Ibunda Tersayang Sarmauli Saragih yang telah banyak memberikan dukungan baik moril maupun materil, semangat dan telah banyak berkorban untuk penulis. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada :
1.
M. Syahrudin, S.T., M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan
2.
Idham Kamil,S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan
3.
Ir.Abdul Razak, M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan.
4.
Ir.Rufinus Nainggolan,M.T. Selaku dosen pembimbing dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini, yang telah memberikan dukungan, ilmu serta motivasi dan nasehat yang diberikan kepada penulis.
5.
Ir. Suprapto, M.T., selaku dosen wali kelas EN-6B
v
6.
Seluruh Dosen Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan yang telah memberikan ilmu, nasihat serta didikan yang sangat bermanfaat kepada penulis.
7.
Devi mei sari kelas EN – 6B, yang telah memberikan dukungan dan bantuan kepada penulis selama pembuatan Tugas Akhir.
8.
Teman seperjuangan dalam pembutan Tugas Akhir Cokmalando Nababan , ,Miduk Dollar Simamora dan Tiopan Siahaan kelas EN - 6B
9.
Teman – teman seperjuangan kelas EN – 6B angkatan 2012, terima kasih untuk semua kenangan di masa perkuliahan kita di kampus. Meskipun berusaha semaksimal mungkin, penulis menyadari bahwa dalam
Tugas Akhir ini masih terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk kesempurnaan laporan Tugas Akhir ini. Akhirnya penulis berharap semoga laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya, baik sebagai bahan masukan ataupun sebagai bahan pembanding.
Medan,
Agustus 2015
Hormat Penulis,
Cokmalando Nababan
vi
DAFTAR ISI
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR .........................................................................ii LEMBAR PERSETUJUAN................................................................................iii LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................iv KATA PENGANTAR ........................................................................................v DAFTAR ISI .......................................................................................................vii DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................ix DAFTAR TABEL ...............................................................................................xi INTISARI ...........................................................................................................xii ABSTRACT................................................................................................... .....xiii BAB 1. PENDAHULUAN A. B. C. D.
Latar Belakang .................................................................................. 1 Perumusan Masalah .......................................................................... 2 Tujuan Tugas Akhir .......................................................................... 3 Manfaat Tugas Akhir ........................................................................ 3
BAB 2. LANDASAN TEORI A. B. C. D. E. F. G. H.
Zat Kimia Plastik .............................................................................. 5 Pirolisis ............................................................................................. 6 Burner ............................................................................................... 8 Tabung Pemanas/Reaktor ................................................................. 8 Kondensor ......................................................................................... 9 Pompa .............................................................................................. 12 Wadah Penampung Air ..................................................................... 13 Tube Aluminium ............................................................................... 13
BAB 3. ALAT PIROLISIS A. B. C. D.
Persiapan alat ..................................................................................15 Bahan dan Komponen yang di gunakan .........................................17 Biaya Material .................................................................................25 Spesifikasi Alat ...............................................................................26
vii
E. Biaya Pembuatan Alat.....................................................................27 BAB 4. PEMBAHASAN DAN ANALISA A. Pengujian Alat Pengolah Limbah Plastik Menjadi Minyak Mentah 28 A.1. Peralatan Pengujian ................................................................... 28 A.2. Prosedur Pengujian ................................................................... 29 A.3. Data – Data Hasil Pengujian ..................................................... 31 B. Analisa Biaya Yang Dikeluarkan Untuk 1L Minyak ........................ 31 C. Kualitas Minyak Mentah Hasil Pengolahan Limbah Plastik ............ 32
BAB 5. PENUTUP A. Kesimpulan ....................................................................................... 35 B. Saran ................................................................................................. 35
DAFTAR PUSTAKA
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kompor Gas Tekanan Tinggi ..........................................................8 Gambar 2.2 Tabung Pemanas/Reaktor ................................................................9 Gambar 2.3 Kondensor .......................................................................................11 Gambar 2.4 Pompa ..............................................................................................13 Gambar 2.5 Penampung Air................................................................................13 Gambar 2.6 Tube Alumunium ............................................................................14 Gambar 3.1 Alat dan Bahan Pendukung .............................................................16 Gambar 3.2 Tabung Reaktor ..............................................................................17 Gambar 3.3 Lubang Masuk Tabung Reaktor ......................................................18 Gambar 3.4 Tutup Lubang Masuk Tabung Reaktor ..........................................19 Gambar 3.5 Kondensor .......................................................................................19 Gambar 3.6 Pompa Air ......................................................................................20 Gambar 3.7 Pipa Saluran Air Pendingin........................... ..................................21 Gambar 3.8 Wadah Penampung Air ..................................................................22 Gambar 3.9 Kompor Gas Tekanan Tinggi ..........................................................22 Gambar 3.10 Regulator dan Selang Tekanan Tinggi ..........................................23 Gambar 3.11 Penyangga.......................................................... ...........................24 Gambar 3.12 Termometer……………….... .......................................................24 Gambar 3.13 Alat Keseluruhan…………… .......................................................26 Gambar 4.1 Diagram Blok Pengujian Alat .......................... ..............................28 Gambar 4.2 Pengujian Alat…………………….. ...............................................29
ix
Gambar 4.3 Minyak Hasil Proses.......................................................... .............30 Gambar 4.4 Proses Pembakaran Gas Metana……………….... .........................30 Gambar 4.5 Proses Uji Nilai Kalor…………… .................................................33
x
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Alat Yang Digunakan Dalam Pembuatan Alat Pengolah Limbah Plastik...................................................................................................15 Tabel 3.2 Harga Alat – Alat yang digunakan dalam Pembuatan Alat Pengolah Limbah Plastik .... ................................................................25 Tabel 4.1 Alat yang digunakan dalam pengujian ................................................28 Tabel 4.2 Kualitas dan Komposisi Minyak Pirolisis secara umum ....................32 Tabel 4.3 Data Hasil Uji Nilai Kalor ..................................................................33 Tabel 4.4 Nilai kalor berbagai jenis bahan bakar yang biasa digunakan ............34
xi
INTISARI Pada dasarnya plastik terbentuk dari ikatan monomer yaitu ikatan carbon (C) dan hydrogen (H) yang membentuk ikatan polimer dari beberapa ikatan monomer, unsur senyawa yang terkandung didalam plastik terkandung juga didalam minyak bumi karena bahan dasar pembuat plastik diantaranya berasal dari minyak bumi. Berdasarkan kesamaan unsur yang terkandung didalam plastik kita dapat menghasilkan minyak dari limbah plastik dengan cara memisahkan unsur carbon (C) dan hindrogen (H) dari unsur lain yang terdapat pada plastik dengan menggunakan metode pirolisis atau pemanasan. Dari 5 kg limbah plastik dapat menghasilkan 3,7 liter minyak mentah. Oleh karena itu, alat ini di rancang untuk menghasilkan minyak mentah dari plastik.Tujuan dari Alat ini adalah untuk menghasilkan energi alternatif sekaligus mengurangi polusi dan pencemaran lingkungan dimana kita tau bahwa plastik akan terurai dengan sendirinya dalam waktu yang lama, sehingga alat ini akan sangat bermanfaat bagi manusia.
Kata kunci : Limbah plastik, pirolisis, minyak mentah
xiii
ABSTRACK Plastic is basically formed by bonding carbon bonds i.e. monomer (C) and hydrogen (H) which forms the polymer bonds from some bonding monomers, compounds of the elements contained in the plastic are contained also in petroleum due to basic materials makers including plastic derived from petroleum. On the basis of equality contained in the plastic we can produce oil from waste plastic by separating the elements carbon (C) and hindrogen (H) from other elements contained on the plastic by using method of heating or pyrolysis. 5 kg of plastic waste can produce 3.7 liters of crude oil. Therefore, this tool is designed to produce crude oil from plastic. The purpose of this tool is to generate alternative energy while reducing pollution and pollution of the environment in which we know that plastic will unravel itself in a long time, so this tool will be very beneficial to humans. Key word : plastic waste, pyrolysis,crude oil
xiv
BAB I PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang Persoalan sampah plastik tidak hanya dialami Indonesia, tetapi juga
seluruh negara-negara di dunia termasuk Jepang. Plastik sebagaimana kita ketahui sangat sulit terurai di dalam tanah, butuh waktu ratusan tahun, sehingga menjadi permasalahan serius bagi lingkungan hidup karena akan sangat mencemari lingkungan. Oleh karena itu, pengolahan sampah plastik menjadi produk yang bermanfaat menjadi sangat penting untuk mengurangi timbunan sampah plastik. Ada beberapa metode pengolahan sampah plastik diantaranya peleburan sampah plastik menjadi bijih plastik kembali untuk selanjutnya digunakan sebagai bahan baku produk plastik. Metode lain yang saat ini sedang populer adalah dengan mengkonversinya menjadi bahan bakar minyak (BBM) setara bensin dan solar. Hal ini sangat mungkin dilakukan karena sebagaimana kita ketahui bahwa plastik dibuat dari minyak bumi sehingga proses ini hanya mengembalikan ke bentuk asalnya. Melihat persoalan ini salah satu perusahaan Jepang yang bernama “Blest Company” yang berlokasi di Hiratsuka,Propinsi Kanagawa Jepang, telah membuat alat yang dapat merubah limbah plastik menjadi Bahan Bakar Minyak dengan skala komersil baik ukuran kecil maupun ukuran besar. Dengan berjalannya waktu Mahasiswa dan Masyarakat Indonesia pun sudah mulai belajar membuat alat pengolah limbah plastik menjadi BBM tersebut diantaranya ialah “Tinton Norsujianto”
Mahasiswa Pascasarjana
Teknik Mesin UGM yang bekerja sama dengan Dosen Politeknik Negeri Tanah Laut,Kalimantan Selatan ada juga masyarakat yang sudah membuat dan memasarkannya seperti “Bpk.Slamet Riadi” yang berlokasi di Depok,jawa barat. Akan tetapi walaupun sudah banyak yang membuat alat pengolah limbah plastik menjadi BBM tersebut belum banyak masyarakat yang menggunakannya akibat kurangnya informasi mengenai alat tersebut dan harganya yang masih
1
tinggi sekitar 4jt-10jt seperti alat yang di jual oleh” Bpk.Slamet Riadi”. Barubaru ini mahasiswa di salah satu Universitas Swasta di Medan juga membuat alat yang sama dengan memanfaatkan barang bekas,walaupun tidak memerlukan biaya yang besar tetapi penulis melihat banyak kekurangan di alat tersebut seperti pengkondensasian yang kurang sempurna sehingga banyak gas Hidro Karbon yang terbuang ke udara tanpa terkondensat menjadi minyak. Atas pertimbangan dari alat-alat pengolahan sampah plastik yang telah di buat oleh mahasiswa – mahasiswa Indonesia dan bahkan yang telah di pasarkan maka penulis merancang alat yang dapat mengolah limbah plastik menjadi bahan bakar minyak yang berjudul “ Alat Pengolah Limbah Plastik Menjadi Minyak Mentah Dengan Kapasitas 5 kg “ . yang selanjutnya dapat di aplikasikan untuk menangani limbah plastik yang mencemari lingkungan menjadi energi alternatif, dengan harga alat yang lebih murah dan memiliki efisiensi yang lebih baik dari yang sudah di pasarkan di indonesia.
B.
Perumusan Masalah Untuk mendapatkan hasil pembahasan yang maksimal maka penulis perlu
membatasai masalah yang akan dibahas.
Adapun
batasan
masalah
dalam
Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Bagaimana Desain Alat Pengolah Limbah Plastik menjadi Minyak Mentah? 2. Bagaimana prinsip kerja Alat Pengolah Limbah Plastik menjadi Minyak Mentah ? 3. Apa saja komponen-komponen yang di gunakan dalam Alat Pengolah Limbah Plastik Menjadi Minyak Mentah? 4. Bagaimana Menentukan Kapasitas Produksi Alat? 5. Bagaimana Proses Pembuatan Alat Pengolah Limbah Plastik Menjadi Minyak Mentah? 6. Bagaimana Perawatan pada Alat Pengolah Limbah Plastik Menjadi Minyak Mentah?
2
7. Bagaimana kualitas minyak yang di hasilkan oleh Alat Pengolah Limbah Plastik Menjadi Minyak Mentah?
C.
Tujuan Tugas Akhir Tujuan dari rancang bangun Alat Pengolah Limbah Plastik Menjadi
Minyak Mentah adalah sebagai berikut: 1. Untuk memenuhi syarat menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3 Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan 2. Menambah wawasan dan keterampilan mahasiswa dalam membuat suatu proyek Tugas Akhir 3. Dapat merancang bangun suatu Alat Pengolah Limbah Plastik Menjadi Minyak Mentah 4. Mengetahui cara kerja Alat Pengolah Limbah Plastik Menjadi Minyak Mentah 5. Memahami hubungan ilmu pengetahuan yang telah diperoleh dan menerapkannya pada Alat Pengolah Limbah Plastik Menjadi Minyak Mentah 6. Untuk mengetahui bagaimana kualitas minyak yang di hasilkan oleh Alat Pengolah Limbah Plastik Menjadi Minyak Mentah
D.
Manfaat Tugas Akhir Tugas akhir ini diharapkan dapat bermanfaat bagi: 1. Penulis serta pembaca, untuk menambah pengetahuan dan pengalaman penulis serta pembaca tentang Alat Pengolah Limbah Plastik Menjadi Minyak Mentah 2. Politeknik Negeri Medan Jurusan Teknik Mesin khususnya Program studi Teknik Konversi Energi Mekanik adalah untuk membuka pola pikir dan kreativitas mahasiswa dalam merancang suatu Alat Pengolah Limbah Plastik Menjadi Minyak Mentah
3
3. Masyarakat,sebagai salah satu cara untuk mendapatkan Energi Alternatif yang lebih murah
4
