AME(Aplikasi Mekanika dan Energi): Jurnal Ilmiah Teknik Mesin  8 (2) , pp 60-65

## Pengujian Dan Pembuatan Mesin Konversi Limbah Plastik Menjadi Bahan Bakar Minyak Dengan Pemanfaatan Limbah Oli Sebagai Bahan Bakar Utama
Indra Wahyu Saputra 1 *, Aa Santosa 1 , Viktor Naubnome 1
1 Program Studi Teknik Mesin, Universitas Singaperbangsa Karawang, Indonesia, 41361

## ABSTRAK
Limbah  plastik  merupakan  hal  umum  yang  ada  disekitar  kita.  Penggunaan  yang  berlebih  dapat mempengaruhi dan mencemari lingkungan. Oleh karena itu harus dilakukan proses recycling . Penelitian ini  menggunakan  metode  pirolisis  untuk  mengubah  plastik  menjadi  bahan  bakar.  Jenis  plastik  yang digunakan  adalah  PET (polyethylene  Terephthalate) .  Pembuatan  alat  terdiri  dari  ruang  pembakaran, reaktor,  pipa  penghubung,  kondenser  dan  wadah  minyak  hasil  pirolisis.  Metode  penelitian  ini melakukan  proses  pirolisis  pada  temperatur  430⁰C  pada  waktu  reaksi  0-75  menit.  Pengujian  yang dilakukan menggunakan 3 kg sampah plastik PET dengan pengaturan katup sebesar ¼ , ½  dan 1 yang nantinya akan menghasilkan minyak sebanyak 220 mL dari bukaan ¼ dengan waktu 70 menit, sebanyak 280 mL dari bukaan ½ dengan waktu 60 menit dan 230 mL dari bukaan penuh dengan waktu 75 menit. Dari hasil pengujian dapat ditentukan bahwa hasil yang paling optimal adalah pengaturan katup sebesar ½ karena dapat menghasilkan minyak yang lebih banyak dalam waktu yang singkat.
Kata kunci : bahan bakar cair; pyrolisis; sampah plastik PET

## ABSTRACT
Plastic  waste  is  a  common  thing  around  us.  The  using  of  it  in  a  large  scale  could  be  affect  and contaminate the environment. Therefore, the recycling process is one of the other way. This research uses pyrolisis method to convert plastic waste into fuel. The type of plastic that uses in this research is PET ( polyethylene Terephthalate) . The making of this machine consist of combustion chamber, reactor, connecting  pipe,  condenser  and  bucket  space  for  oil  from  pyrolisis  product.  This  research  methods doing the process of pyrolisis in temperature 430⁰C at time reaction 0 to 75 minutes. The simulation is using the 3 kg plastic waste PET within settings valve 1/4 , 1/2 , and 1 which later will produce oil 220 mL from setting valve 1/4 with 70 minutes, 280 mL from setting valve 1/2 with 60 minutes and 230 mL from  fully-opened  with  75  minutes.  From  this  simulation,  it  can  be  decided  that  the  most  optimum settings valve is 1/2 because the results of pyrolisis-oil is much more within the less combustion time.

## Keywords : oil fuel; pyrolisis; plastic waste PET

## PENDAHULUAN
Permasalahan  sampah  merupakan  hal  umum yang biasa kita temukan dalam kehidupan sehari- hari,  namun  belum  bisa  ditanggulangi  secara masif.  Seiring  bertambahnya  jumlah  penduduk maka presentase kenaikan volume akibat sampah juga  akan  meningkat.  Dapat  dikatakan  60-70% sampah  organik  dan  30-40%  sampah  anorganik dihasilkan  dari  aktivitas  penduduk  itu  sendiri. Sementara itu 14% dari sampah anorganik adalah
* Penulis korespondensi Email: indrawahyusaputraa@gmail.com
Diterima 31 Mei 2021; Disetujui 05 Agustus 2021 AME (Aplikasi Mekanika dan Energi): Jurnal Ilmiah Teknik Mesin 2022
sampah  plastik.  Indonesia  menduduki  peringkat kedua setelah China yang menghasilkan sampah plastik diperairan sebesar 187,2 Ton. Permasalahan  ini  jika  dibiarkan  terus  menerus akan  berpotensi  mencemari  lingkungan.  Bisa dikatakan  sifat  plastik  dapat  terurai  di  tanah dalam  waktu  lebih  dari  20  tahun  hingga  100 tahun,  dampaknya  adalah  dapat  menurunkan kesuburan  tanah  serta  akan  sulit  terurai  di perairan. (Pramiati, 2019)
Volume 8 Nomor 2 September 2022 pp 60-65 Website: http://ejournal.uika-bogor.ac.id/index.php/ame/index
Plastik memang memiliki sifat ekonomis, ringan dan praktis sebagai pengganti dari fungsi barang lain,  namun  hal  itu  akan  menyebabkan  sampah plastik terus meningkat dan ini menjadi masalah serius di lingkungan (Robert Napitulu, 2014)
Upaya  mengantisipasi  permasalahan  sampah dan menciptakan lingkungan yang asri dan tertata sudah  banyak  dilakukan  dari  tingkat  rumah tangga dan lingkungan sampai ke TPA (Tempat Pembuangan  Akhir).  Kebutuhan  pasokan  energi juga sangat dibutuhkan oleh masyarakat banyak. Para peneliti pun melakukan berbagai cara untuk mendapatkan sumber daya energi baru terbarukan.  Karna  jika  hal  ini  tidak  dilakukan maka  energi  dari  minyak  bumi  semakin  lama akan  semakin  habis.  (Yuspian  Gunawan,  2018). Untuk  menanggulangi  sampah  plastik  serta memenuhi kebutuhan energi adalah dengan cara membuat  energi  alternatif  dari  sampah  plastik menjadi bahan bakar minyak. (Nuha Desi, 2018)
Pirolisis  adalah  metode  alternatif  untuk merubah  sampah  plastik  menjadi  bahan  bakar. Yang berarti Pyro adalah panas, dan lysis adalah penguraian  atau  degragasi.  Sehingga  bermakna penguraian  biomassa  karena  panas  pada  suhu lebih dari 150⁰C (Kamarudin A, 1999) Ada  beberapa  jenis  plastik  yang  sering  diolah adalah  polyethylena  (PE),  polypropylene  (PP), polistirena  (PS),  polyethylene  terephthalate (PET)  dan  polyvinyl  chloride  (PVC).  (Untoro Budi,  2016).  Plastik  memiliki  rate  yang  tinggi untuk  dikonversi  menjadi  minyak,  yang  artinya bisa  digunakan  sebagai  bahan  bakar  atau penyilangan bahan baku. Produk gas yang datang dari  proses  pirolisis  dengan  nilai  kalori  yang tinggi  dapat  digunakan  sebagai  bahan  bakar. Pendaurulangan  dengan  pirolisis  mempunyai potensi  yang  tinggi  untuk  limbah  plastik heterogen. (Martin Bajus, 2010)
Fadli  Kasim  (2018),  melakukan  penelitian dengan  reaktor  jenis semi  batch. Sampah  akan ditutup rapat dan dipanaskan, hasil keluaran akan terus mengalir dan terkondensat di pipa pendingin lalu  terus  mengalir  ke  tabung  distilat.  Dalam tabung distilat terdapat dua tabung yaitu gas yang dapat  terkondensasi  dan  gas  yang  tidak  dapat terkondensasi.  Lalu  gas  yang  tidak  dapat terkondensasi akan mengalir ke tabung penyaring agar gas yang keluar menjadi lebih bersih.
Untoro Budi (2016) juga melakukan penelitian  di  laboratorium  Universitas  Gadjah Mada dengan metode eksperimen, peralatan yang digunakan ialah mesin pengubah sampah plastik
menjadi  bahan  bakar.  Penelitian  tersebut didapatkan  informasi  tentang  pengujian  dengan variasi jenis plastik.
Pembakaran  pirolisis  menghasilkan  produk utama  arang  ( char ),  asap  cair  (bio-oil)  dan  gas. Untuk mendapatkan hasil asap cair yang optimal sangat  tergantung  pada  kondisi  dan  suhu.  Air dengan  suhu  20⁰C  menghasilkan  minyak  50% lebih banyak dibanding air dengan suhu normal. (Kemas Ridhuan, 2019)
Melihat  permasalahan  yang  ada,  kami mencoba  mengembangkan  alat  yang  dapat digunakan  untuk  mendaur  ulang  sampah  plastik tersebut.  Untuk  sampah  plastiknya  sendiri  kami menggunakan  jenis  plastik  PP  dan  PET  yang kami  dapatkan  dari  beberapa  rumah  disekitar Bantargebang, Cileungsi dan Bekasi Utara. Juga ada  beberapa  yang  kami  ambil  langsung  dari pengumpul  sampah  plastik.  Untuk  bahan  bakar utama  menggunakan  alternatif  oli  bekas  mesin hidrolik sebagai pengganti bahan bakar gas.

## METODE PENELITIAN
Menurut  (Budiyantoro  C,  2011)  Plastik memiliki  sifat  termal  yaitu  titik  lebur  (Tm), temperatur transisi (Tg) dan temperatur dekomposisi.
Tabel 1. Data temperatur transisi dan temperatur lebur plastik Jenis Bahan Tm (⁰C) Tg (⁰C) Temperatur kerja maks (⁰C) PP 168 5 80 HDPE 134 -110 82 LDPE 330 -115 260 PA 260 50 100 PET ABS PS MMA PC PVC 250 - - - - - 70 110 90 100 150 90 100 85 70 85 246 71
Persamaan yang digunakan pada penelitian ini untuk memperoleh konduksi, konveksi serta debit dirumuskan pada persamaan
konduksi dT Q kA dx  
.................... .A. T konveksi q h   ................... V Q t  .......................................
Dimana:
konduksi Q = Laju perpindahan panas konduksi k = Konduktivitas termal bahan A = Luas penampang dT dx = Gradien temperatur dan penampang h = Koefisien perpindahan panas konveksi
T  =  Perubahan temperatur

## Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Prinsip Kerja Mesin
Prinsip kerja mesin konversi bahan bakar menjadi minyak yaitu dengan mengandalkan pembakaran yang  dihasilkan  dari  oli  bekas  hidrolik  dari  PT XYZ.  Pertama-tama,  sampah  PET  seberat  3  Kg dimasukkan  melalui  manhole  sampah.  Lalu  oli
dialirkan  dari  wadah  melalui  kran  ½  inch  yang disetel setengah putaran, lalu saat oli sudah mulai dialirkan  ke  kompor,  didalam  kompor  tersebut harus menggunakan pemantik. Dapat menggunakan  kain  perca  yang  ditambahkan sedikit  bensin  sebagai  pembakaran  awal.  Lalu saat  oli  sudah  mulai  panas  dan  mulai  terbakar, barulah blower dinyalakan agar api menjadi besar dan  mampu  memanaskan  tungku  pembakaran (reaktor).  Disinilah  terjadi  proses  perekahan ( cracking ) yang mengubah sampah menjadi cair lalu menguap. Uap panas tersebut kemudian naik keatas dan dialirkan melalui pipa yang langsung menuju pipa tembaga kondensor. Saat uap panas telah  memasuki  pipa  tembaga  kondensor,  disitu terjadi  proses  kondensasi  antara  permukaan tembaga  dengan  fluida  yang  ada  di  kondensor. Lalu  uap  panas  tadi  menjadi  cair  dan  dialirkan melalui keluaran minyak dari kondensor.

## Gambar 2. Mesin Konversi Sampah
Adapun  keterangan  dari  alat  tersebut  akan disebutkan dibawah ini:
1. Rangka 2. Wadah oli bekas 3. Blower 4. Piping line system combustion 5. Kompor 6. Ruang pembakaran 7 . Manhole Maintenance 8. Tungku pembakaran 9. Manhole sampah 10. Fire hole 11. Pipa penghubung kondensor 12. Pressure gauge
13 . Valve 14. Kondensor 15. Keluaran minyak (bahan bakar)

## Perhitungan Analisa
Adapun  beberapa  perhitungan  yang  dapat  dicari dari pengujian ini adalah sebagai berikut:
1. Tekanan ideal pada tungku pembakaran
. V . V 1 2 n . R . T n . R . T 1 2 p p  Perhitungan tekanan ideal yang terjadi pada tungku pembakaran ialah:
2 p = . T 1 2 T 1 p = 1.573 300
= 1,91 atm  ≈ 0,19 MPa  ≈ 1.93 Bar
2. Konduktivitas termal pada pipa penghubung kondensor
dT Q kA konduksi dx   . A . T
q h konveksi   Lalu dapat dihitung pula konduktivitas termal pada pipa penghubung kondensor 1 1 0, 0125 ( )
103 40 0, 011 260 15 h In    1 h = 4.27 2 . W m k 3. Debit aliran oli V Q t   Valve  bukaan  ¼  didapatkan  volume  oli 3500   mL dengan waktu 70 menit.
V Q t  3 0, 0035 4200 m Q s  3 7 8, 33 10 m Q x s  
 Valve bukaan ½ didapatkan data volume oli 3000 mL dengan waktu 60 menit
V
Q t  3 0, 003 3600 m Q s  3 7 8, 33 10 m Q x s  
 Valve  bukaan  penuh  didapatkan  data volume  oli  3800  mL  dengan  waktu  75
menit
V
Q t  3 0, 0038 4500 m Q s  3 7 8, 44 10 m Q x s  

## Pengujian Alat dan Hasil
Pada  pengujian  ini,  pengolahan  limbah  plastik menjadi  bahan  bakar  cair  menggunakan  metode pyrolisis . Pengujian ini menggunakan 2 variabel yaitu variabel bebas dan variabel tetap. Variabel tetapnya  adalah  temperatur  (0-450⁰C),  massa plastik  3Kg,  dan  pengaturan  katup  (valve) berukuran 1 ¼ dengan besar bukaan 1/2, 1/4, dan 1  (penuh).  Sedangkan  variabel  bebasnya  adalah penggunaan oli yang digunakan pada pembakaran. Kemudian dapat ditentukan volume bahan bakar cair  terhadap waktu dan penggunaan oli sebagai berikut:
Tabel 2.Pengujian pada valve bukaan ¼
Bukaan valve Waktu (menit) Kapasitas Sampah (Kg) Hasil pirolisis (mL) 1/4 5 3 - 10 3 - 15 3 5 20 3 5 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 5 5 10 10 15 20 50 85 170 220
Dari  hasil  pengujian  pada  bukaan  ¼  diatas, pembakaran oli yang dibutuhkan untuk membakar  3  Kg  sampah  dalam  waktu  70  menit adalah sekitar 3500 mL.
Tabel 3 . Pengujian pada valve bukaan 1/2
Bukaan valve Waktu (menit) Kapasitas Sampah (Kg) Hasil pirolisis (mL) 1/2 5 3 - 10 3 - 15 3 5 20 3 10 25 30 35 40 45 50 55 60 3 3 3 3 3 3 3 3 40 75 86 104 115 165 200 280
Dari  hasil  pengujian  pada  bukaan  ½  diatas, pembakaran oli yang dibutuhkan untuk membakar  3  Kg  sampah  dalam  waktu  60  menit adalah sekitar 3000 mL.

## Tabel 4. Pengujian pada valve bukaan 1 (penuh)
Bukaan valve Waktu (menit) Kapasitas Sampah (Kg) Hasil pirolisis (mL) 1 5 3 - 10 3 - 15 3 - 20 3 5 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 10 30 40 50 65 80 100 140 180 200 230
Dari  hasil  pengujian  pada  bukaan  1  (penuh) diatas,  pembakaran  oli  yang  dibutuhkan  untuk membakar  3  kg  sampah  dalam  waktu  75  menit adalah  sekitar  3800  mL.  Perbandingan  ketiga grafik diatas ditunjukkan pada gambar 3:

## Gambar 3. Perbandingan grafik pengujian
Dari  hasil  perbandingan  grafik  pengujian  diatas maka dapat ditentukan bahwa penggunaan alat ini yang optimal adalah menggunakan bukaan valve ½  (grafik  biru)  karena  dapat  menghasilkan minyak  yang  lebih  banyak,  penggunaan  bahan bakar yang lebih sedikit dalam waktu yang lebih singkat. Grafik merah membutuhkan waktu yang lebih  lama  dibandingkan  grafik  jingga.  Walau begitu, grafik merah lebih banyak menghasilkan minyak pirolisis.

## KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Hasil  dari  pengujian  dan  analisa  penelitian yang  telah  dilakukan,  maka  dapat  disimpulkan sebagai berikut:
1. Metode  yang  digunakan  dalam  pengujian dan pembuatan alat ini adalah pirolisis, yang artinya  penguraian  biomassa  karena  panas pada temperatur lebih dari 150⁰C.
2. Dalam  pengujian  alat,  variabel  tetapnya adalah  sampah  PET  3  Kg,  temperatur pembakaran  (0-450⁰C),  pengaturan  katup ( Valve ) 1/2, 1/4, dan 1 (penuh).
3. Dalam pengujian didapatkan :
a. Bukaan valve 1/4 membutuhkan waktu 70  menit  dan  menghabiskan  bahan bakar  oli  bekas  sebanyak  ±  3500  mL sampai  sampah  terbakar  habis.  Dan minyak  yang  dihasilkan  sebanyak  220 mL
b. Bukaan valve 1/2 membutuhkan waktu
60  menit  dan  menghabiskan  bahan bakar  sebanyak  ±  3000  mL  dan menghasilkan minyak pirolisis sebanyak 280 mL c. Bukaan valve 1 (penuh) membutuhkan waktu  75  menit,  menghabiskan  bahan
bakar  ±  3800  mL  dan  menghasilkan minyak pirolisis sebanyak 230 mL. Oleh  karena  itu,  pengaturan  bukaan  ( valve ) 1/2  adalah  pengaturan  yang  paling  ideal dalam  pengoperasian  alat  tersebut  karena dapat  menghasilkan  minyak  sebanyak  280 mL dalam waktu 60 menit dan menghabiskan  bahan  bakar  oli  bekas  3000
mL.
4. Dari hasil perhitungan, maka dapat ditentukan  tekanan  ideal  pada  tungku pembakaran  1.93  bar,  konduktivitas  termal pada  pipa  penghubung  4.27  W/m².K,  debit oli  pada  bukaan  valve  1/2  (ideal)  adalah
8.33x10  7 m³/s.

## Saran
Perlu dilakukan simulasi CFD pada pembakaran  di  reaktor  dan  sistem  pendinginan pada  kondensor  sebagai  perbandingan  pada pengujian ini dan juga agar hasil lebih maksimal.

## REFERENSI
Pramiati
Purwaningrum, (2016). Upaya Mengurangi  Timbulan  Sampah  Plastik  di Lingkungan. JTL (Jurnal Teknik Lingkungan), 8(2), 141-147.
Robert Napitulu, (2014).  Rancang Bangun Mesin
Pencacah Plastik.
Yuspian  Gunawan.,  La  Karimuna.,  Ridway Balaka., & Budiman Sudia. Energi
Terbarukan  Dari  Sampah  Plastik  di  TPA
Puuwatu  Dengan Memanfaatkan Teknologi
Pirolisis  Guna  Mendukung  Masyarakat
Mandiri  Energi  di  Kota  Kendari.  Seminar Nasional,  Teknologi  Terapan  Berbasis
Kearifan Lokal, 2018.
Nuha  Desi  Anggreni.,  &  Alfan  Ekajati  Latief. (2018).  Rancang  bangun  Mesin  Pencacah
Plastik Tipe Gunting. 2(2),8
Kamaruddin  A,  Abdul  KI,  Nirwan  S,  Endah  A,
Armansyah  HT,  dkk.  Energi  dan  Listrik
Pertanian.  Ropiudin  dan  Aep  SU  Editor. Fakultas  Teknologi  Pertanian,  IPB  Bogor. 1999 Martin  Bajus, Thermal  Cracking  of  The  Model Seven  Components  Mixed  Plastics  Into Oils/Waxes. 2010 Untoro  Budi.,  &  Sismanto.  (2016).  Pengolahan Sampah  Plastik  Jenis  PP,  PET  dan  PE
Menjadi Bahan Bakar Minyak dan
Karakteristiknya.  JMST  (Jurnal  Mekanika dan Sistem Termal), 1(1), 32-37.
Fadli  Kasim.,  M  Kholid  Ridwan.,  &  M  Yayan Adi  Putra.  (2018).  Pengolahan  Sampah Plastik  Memakai  Teknologi  Pirolisis  Untuk Pembelajaran dan Konservasi Lingkungan di Pondok  Pesantren  Al-  Anwar  Sarang Rembang,  Jawa  Tengah.  JBS  (Jurnal  Bakti Saintek), 2(2), 57-63.
Kemas  Ridhuan.,  Dwi  Irawan.,  &  Rizki Inthifawzi  (2019).  Proses  pembakaran Pirolisis  dengan  Jenis  Biomassa  dan Karakteristik  Asap  Cair  yang  Dihasilkan. 8(1)
Budiyantoro,  C.  Thermoplastik  dalam  Industri, Teknika Media, Surakarta, 2010.