## MEKANIKA - JURNAL TEKNIK MESIN
Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya Volume 2 No. 1 (2016)
STUDI EKSPERIMENTAL PROSES PIROLISIS LIMBAH SISA PRODUKSI SANDAL DITINJAU TERHADAP LAJU PANAS DAN WAKTU

## Pramoda Agung Sumadhijono, Junianto
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya Jalan Semolowaru No. 45 Surabaya 60118, Tel. 031-5931800, Indonesia email: pramoda@untag-sby.ac.id

## ABSTRAK
Limbah  sandal  spon  dari  industri  rumah  tangga    mempunyai  potensi  untuk  dikembangkan menjadi  sumber  energi  alternatif  terbarukan  melalui  proses  pirolisis.  Namun  demikian, pemahaman mengenai karakteristik termal proses pirolisis dari limbah ini masih belum banyak diketahui.  Dalam  penelitian  ini,  dilakukan  analisa  temperatur  dan  waktu  dari  komponen- komponen  tunggal  limbah  sisa  produnsi  sandal  yaitu  berupa  bahan  karet  busa  (spons) Penelitian  ini  dilakukan  untuk  menentukan  pengaruh  laju  panas  dan  waktu  terhadap  massa limbah sandal yang terurai serta menghitung rendemen dari produk yang dihasilkan.
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  rendemen  sangat  dipengaruhi  oleh  waktu  dan  suhu pirolisis. Semakin lama waktu proses, maka hasil dari karbon arang akan semakin menurun. Tetapi jika waktu pirolisis cepat maka bahan tidak terproses secara sempurna. Begitu juga pada variasi  suhu,  semakin  tinggi  suhu  yang  digunakan  maka  semakin  kecil  pula  rendemennya. Tetapi karbon arang akan menjadi abu jika suhu telah mencapai lebih dari 275°C. Sedangkan pada  suhu  225°  sudah  terdapat  karbon  tapi  masih  banyak  bahan  dalam  bentuk  cairan.  Atas dasar besarnya rendemen yang terjadi, maka proses pirolisis limbah sisa produksi sandal harus ada pada suhu dan waktu yang tepat. Sehingga dapat menghasilkan karbon arang sesuai dengan yang diinginkan. Rendemen karbon arang yang dihasilkan dari eksperimen ini adalah antara 29,2 % - 48% dengan hasil rata-rata 40,16%.
Kata kunci: pirolisis, limbah sandal, karbon arang

## PENDAHULUAN
Limbah  merupakan  hasil  sisa  dari  sebuah proses  yang  tidak  dapat  digunakan  kembali, apabila limbah ini terlalu banyak dilingkungan  maka  akan  berdampak  pada pencemaran lingkungan dan berdampak pada kesehatan  dari  masyarakat  sekitar.  Limbah dibagi  menjadi  dua  bagian  sumber  yaitu limbah  yang  bersumber  domestik  (limbah rumah  tangga)  dan  limbah  yang  berasal  dari non-domestik  (pabrik,  industri  dan  limbah pertanian).  Bahan-bahan  yang  termasuk  dari limbah harus memiliki karakteristik
diantaranya  adalah  mudah  meledak,  mudah terbakar, bersifat reaktif, beracun, menyebabkan  infeksi,  bersifat  korosif  dan lain-lain.
Berdasarkan pantauan SURYA Online hujan deras yang mengguyur Sidoarjo selama dua hari ini membuat kawasan Waru kebanjiran,  terutama  didaerah  yang  lebih rendah dari aliran Kali Buntung. Selain hujan deras,  banjir  juga  disebabkan  meluapnya avoer  Buntung  dan  tersumbatnya  aliran  air karena  sampah  home  industri  sandal. Akibatnya, Jalan Raya  Kolonel Sugiono dan
Brigjen  Katamso  terendam  banjir.  Bahkan sentra  sandal  Wedoro  yang  ada  di  jl.  Kol Sugiono, selama dua hari ini masih terendam banjir dan air belum juga surut. Banyak motor yang  melewati  jembatan  Wedoro  harus terjebak  banjir  dan  tidak  sedikit  motor  yang mogok."Jalan  di  sini  sangat  rendah  dan  air sungai meluap. Belum lagi sampah sandal dan sampah  rumah  tangga  yang  tersangkut  di bawah  Jembatan.  Membuat  air  susah mengalir,"  ujar  Isom  Warga  Wedoro.  Lebih parah lagi, di depan SMP Buana Wedoro juga tidak  luput  dari  banjir,  hampir  seluruh siswanya  harus  melepas  sepatunya.  Maklum air  hampir  setinggi  lutut  orang  dewasa.  "Ya banjirnya  gak  surut-surut  dari  kemarin. Sungainya meluap, sekarang di depan sekolah kami  jadi  langganan  banjir,"  tukas  Farida siswa  SMP  Buana  kelas  dua  ini.  Kurangnya kesadaran  warga  membuang  sampah  pada tempatnya dan seenaknya membuang sampah bekas produksi sandal alias spon, juga sampah rumah  tangga  ke  sungai  membuat  aliran sungai  buntung  meluap.  "Air  dari  Kali Buntung  meluap,  derasnya  hujan  membuat sungai tidak bisa menampung air sehingga  air mengalir  ke jalan dan saluran air yang ada," imbuh  isom.(SURYA  Online,  Rabu  19 februari 2014)
Sebuah pemikiran  yang  positif adalah bagaimana  cara  menangani  melimpahnya limbah plastik tersebut secara tepat. Cara-cara konvensional semacam landfilling dan pembakaran (incineration) hanya akan menimbulkan  polusi  udara,  kontaminasi tanah,  serta  mahalnya  lahan  dan  biaya pembuangan  (Lee,  2012).  Kontaminasi  di udara  dapat  terbentuk  pada  berbagai  cara tergantung  dari  jenis  perlakuan  terhadap sampah.  Pembakaran    langsung  akan menghasilkan  kontaminan  diantaranya  abu terbang  ( fly-ashes ),  evaporasi  bahan  logam, senyawa  dari  gabungan Chlorin ( Cl ), Nitrogen ( N ), Fosfor ( F )dan Sulfur ( S )  serta produk  lain  dari  pembakaran  yang  tidak sempurna.
Konsep  daur  ulang  limbah  sandal selanjutnya  merupakan  metode  yang  kami pilih  oleh  karena  saat  ini  limbah  sandal merupakan  bahan  baku  yang  murah  dan
melimpah. Pengolahan menjadi karbon arang dan  asap  cair  sebagai  bahan  bakar  cair merupakan  salah  satu  cara  yang  menarik untuk menghasilkan sumber energi sekaligus meningkatkan  kualitas  penanganan  limbah sandal tersebut. Teknik recycle yang populer dalam  pengolahan  limbah    menjadi  bahan bakar  cair  adalah  dengan  cara  pirolisis. Pirolisis  merupakan chemical  decomposition dan thermal decomposition dari molekul pada kondisi  tanpa  oksigen  yang  menghasilkan gas, tar dan char (Sharobem, 2010).
Produk  pirolisis  plastik  tidak  hanya menghasilkan  minyak,  ada  hasil  lain  yaitu berupa  gas  yang  tak  terkondensasi (non- condensable  gas) ,  beberapa  persen  endapan lunak (wax) , dan sisanya adalah arang (char) . Persentase dari masing-masing produk pirolisis  tersebut  tergantung  oleh  beberapa faktor  diantaranya  temperatur  dari  reaktor, penggunaan reformer dan jenis katalis.
Dalam proses pirolisis, seperti disebutkan  pada  uraian  sebelumnya  terdapat beberapa  faktor  yang  berpengaruh  terhadap produk  yang  dihasilkan.  Variasi  pada pengaturan temperatur reaktor dapat berpengaruh terhadap volume char , gas, dan bahan  bakar  cair  yang  dihasilkan.  Semakin tinggi  temperatur  reaktor  maka  berakibat semakin banyak minyak yang dihasilkan dan sedikit char ,  tetapi  jika  temperatur  terlalu tinggi  maka  minyak  akan  berkurang  dan produk  gas  semakin  meningkat.  Sebaliknya persentase char dan  padatan  akan  lebih banyak pada temperatur operasi reaktor yang lebih rendah. Begitu pula penggunaan katalis yang mempengaruhi karakter dari jenis-jenis senyawa yang terbentuk selama proses.
Aplikasi  teknik pirolisis ini tentu saja tidak  semata-mata  ditujukan  pada  produksi bahan  bakar  cair  yang  lebih  banyak,  akan tetapi  potensi  yang  terkandung  pada  hasil sampingan juga perlu mendapatkan perhatian. Karbon  arang adalah  hasil  yang  mudah diproses  daripada  produk  yang  berupa  gas, meskipun  merupakan  jumlah  yang  sangat kecil    akan  tetapi  memiliki  potensi  untuk diolah  lebih  lanjut  menjadi  sumber  energi. Kandungan unsur kimia didalamnya sebagian besar  adalah karbon (solid carbon) sehingga
sangat memungkinkan untuk mengolahnya ke dalam bentuk bahan bakar padat (briket). .

## PROSEDUR EKSPERIMEN Perancangan Penelitian
Dalam  bab  ini  akan  dijelaskan mengenai  bagian-bagian  dari  flowchart mengenai mekanisme atau prosedur penelitian,  sehingga  alur  dari  penelitian  dan pembuatan prototype ini dapat dengan mudah dimengerti.

## Permasalahan
Permasalahan pada perencanaan ini di dapatkan  dari  hasil  pengamatan  langsung  ke lapangan yaitu bagaimana pengolahan limbah sisa produksi sandal industri kecil.

## Studi Lapangan dan Literatur
a. Study lapangan Dengan pengamatan dilapangan,
penulis  akan  memperoleh  informasi dan  data-data  yang  akan  diperlukan untuk menganalisa proses pengolahan limbah sisa produksi sandal
b. Study literatur Peninjauan  dan  pengamatan  yang  di lakukan  dengan  persiapan  landasan teori  melalui  buku-buku  literatur  dan jurnal/hasil  penelitian  yang  berkaitan dengan penelitian yang dilakukan.

## Ide Penelitian
Ide  penelitian  ini  berawal  setelah melakukan  kunjungan  ke  tempat  pembuatan sandal  yang  didalam  proses  pembuatannya menghasilkan  limbah  sisa  produksi  yang berupa potongan karet busa (spona) di daerah Wedoro.

## Penelitian Dan Perancangan
a) Pengambilan data awal
Pemgambilan  contoh  limbah  sisa produksi sandal dan dilakukan eksperimen pengolahannya.
b) Proses pengolahan sementara
1. Bersihkan  spons  dari  bahan lain
2. Potong-potong    spons  dengan ukuran 2 – 3 cm 3. Proses pirolisis
4. Hasilkan karbon arang.

## Proses perancangan mesin
Perancangan  mesin  dimulai  dengan melakukan  sketsa  gambar  atau  prototype berdasarkan ide penelitian.

## Pembuatan Prototype
Pembuatan prototype
adalah merealisasikan  mesin  pengolah  limbah  sisa produksi  sandal  dengan  melihat  data  atau hasil analisa yang diperoleh.

## Pengujian Prototype
Setelah  prototype  selesai,  maka dilakukan  uji  coba  untuk  membuktikan apakah alat ini benar-benar memberikan hasil yang diinginkan.

## Kesimpulan
Kesimpulan  di  lakukan  sebagai  hasil akhir  dari  analisa  dan  pembuatan  prototype yang  telah  di  lakukan  dan  yang  akan menerangkan  tujuan  dari  perencanaan  telah dilakukan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Langkah-langkah Eksperimen
Langkah-langkah pada eksperimen kali ini adalah: 1. Persiapan bahan
a. Pisahkan bahan spons yang berwarna hitam
b. Potong  bahan  dengan  gunting sebesar  +  1cm.
c. Timbang material dengan timbangan  digital  sebanyak  250 gram.
2. Persiapan peralatan
a. Pasang  kompor dengan  LPG
b. Siapkan reaktor pirolisator
c. Pasang thermocouple pada reaktor
3. Pelaksanaan eksperimen
a. Masukkan bahan kedalam pirolisator b. Pastikan termocouplle dalam keadaan ON
c. Nyalakan kompor yang bersamaan dengan stopwacth d. Atur  suhu  pirolisator  sesuai dengan  permintaan  dan  jaga  agar tetap pada suhu yang di inginkan
e. Tunggu  hingga  waktu  yang  telah ditentukan  dengan  tetap  menjaga suhu tetap konstan
f. Setelah  suhu  dan  waktu  sudah tercapai  matikan  kompor  dan tunggu sampai dingin
g. Ambil  hasil  karbon  arang  dan ditimbang
h. Hitung  hasil  rendemen  karbon arang

## Data dan analisa hasil eksperimen
Pengaruh  suhu  dengan  waktu  konstan terhadap massa karbon arang Dari  eksperimen  yang  telah  dilakukan, berikut  adalah  hasil  massa  (gram)  karbon arang  yang  terjadi  dengan  berat  awal  bahan 250 gram.
1. Pada waktu konstan 30 menit
a. Suhu 225°C Menghasilkan karbon arang 120 gram
% X 100% = 48% b. Suhu 250°C Menghasilkan  karbon  arang  108.5
gram
% . X 100% = 43.4 % c. Suhu 275°C
Menghasilkan  karbon  arang  95.4 gram % . X 100% = 38.2 %
2. Pada waktu konstan 45 menit
a. Suhu 225°C
Menghasilkan  karbon  arang 116.5 gram % , X 100% = 46,6% b. Suhu 250°C Menghasilkan karbon arang 96 gram % X 100% = 38.4% c. Suhu 275°C Menghasilkan karbon arang 95 gram % X 100% = 38% 3. Pada waktu konstan 60 menit
a. Suhu 225°C Menghasilkan karbon arang 109 gram % X 100% = 43.6% b. Suhu 250°C Menghasilkan  karbon  arang  90
gram
% X 100% = 36% c. Suhu 275°C Menghasilkan  karbon  arang  73
gram
% X 100% = 29.2%
Berikut  adalah  grafik  pengaruh  suhu dengan  waktu  konstan  terhadap  rendemen karbon arang hasil dari eksperimen yang telah dilakukan.
Gambar  4.1  pengaruh  suhu    dengan  waktu konstan terhadap rendemen (%) karbon arang
Dari  gambar  4.1  terlihat  bahwa  rendemen karbon  arang  sangat  dipengaruhi  oleh  suhu pirolisis. Pada suhu 225°C rendemen karbon arang  yang  dihasilkan  lebih  banyak  jika Semakin tinggi suhu pirolisis, maka rendemen  karbon  arang  akan  semakin menurun.  pada  suhu  yang  tinggi    lebih  dari
275°C  pirolisis  juga  sedikit  menghasilkan karbon  arang  karena  bahan  limbah  sandal akan menjadi abu jika waktu  yang diberikan terlalu lama.
Gambar  4.3    pengaruh  suhu  dan  waktu terhadap rendemen karbon arang
Berdasarkan hasil penelitian eksperimen  pengaruh  waktu  dan  suhu  pada tabel  4.1,  terlihat  bahwa  rendemen  sangat dipengaruhi  oleh  waktu  dan  suhu  pirolisis. Semakin lama waktu proses, maka hasil dari karbon arang akan semakin menurun. Tetapi jika  waktu  pirolisis  cepat  maka  bahan  tidak terproses secara sempurna. Begitu juga pada variasi  suhu,  semakin  tinggi  suhu  yang digunakan maka semakin kecil pula rendemennya.  Tetapi  karbon  arang  akan menjadi  abu  jika  suhu  telah  mencapai  lebih dari 275°C. Sedangkan pada suhu 225° sudah terdapat  karbon  tapi  masih  ada  bahan  baku belum    terbentuk  karbon  arang  secara sempurna .
Atas  dasar  besarnya  rendemen  yang terjadi,  maka  proses  pirolisis  limbah  sisa produksi  sandal  harus  ada  pada  suhu  dan waktu yang tepat. Sehingga dapat menghasilkan  karbon  arang  sesuai  dengan yang diinginkan.
Proses Pirolisis Pada  suhu  200  °C  pengeringan  fisik disertai  produksi  uap  air,  jika  yang dimasukkan  bahan  biomasa  yang  basah maka perlu
disertakan atau
dimasukkan steam (uap  air  panas)  ke dalam reaktor, Pirolisis terjadi pada suhu 200  –  500  °C.  struktur  makromolekul pecah  menjadi  gas,  komponen  organik cair,  karbon  padat.  Evolusi  gas  terjadi pada 500 – 1200 °C, produk hasil pirolisis diturunkan lebih lanjut, karbon padat dan produk  organik  cair  menghasilkan  gas
yang  stabil.  Hidrokarbon  besar  molekul besar dipecah menjadi metana dan karbon padat. Metana  direaksikan  dengan  uap  air dikonversi  menjadi  karbon  monoksida dan  hidrogen.  Karbon  padat  direksikan dengan  uap  air  atau  karbon  dioksida dikonversi  menjadi  karbon  monoksida dan hidrogen.
Reaksi  kimia  pirolisis  peruraian  selulosa pada biomasa.
3(C 6 H 10 O 5 )                   8H 2 O  +  C 6 H 8 O  + 3CO 2 + CH 4 + H 2 + 8C Reaksi  utama  pirolisis  yang  terjadi  pada fase  evolusi  gas  dijabarkan  sebagai berikut.
CnHm                          xCH 4 + y H 2 + zC CH 4 + H 2 O                  CO + 3H 2 C + H 2 O                      CO + H 2 C + CO 2 2CO (Ullmann’s, 2002)
Alasan  penggunaan  spons  warna hitam  pada  studi  eksperimental  proses pirolisis  limbah  sisa  produksi  sandal  kali  ini karena pewarna pada spons eva warna hitam menggunakan  karbon  hitam  ( carbon  black ). Sedangkan pada warna selain hitam menggunakan  pewarna  tradisional  atau pewarna  anorganik  seperti  titanium  dioksida untuk  warna  ungu,  oksida  besi  untuk  warna hijau kuning dan coklat, dan oksida kromium untuk  warna  biru-hijau,  sehingga  dapat dikatakan  tidak  terdapat  black  karbon  arang untuk  spons  dengan  warna  selain  hitam  tapi karbon dengan warna lain.
Kemajuan  terbaru  dalam  pengembangan poliol-terikat  pewarna  dijelaskan  dalam Referensi 2,193-2,197. Sebuah tinjauan rinci teknologi pewarnaan untuk poliuretan adalah available.2.198. (ilalazir april 23, 2012 Bahan Tambahan Pada Busa Polyurethane)

## KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang telah  dilakukan  maka  dapat  disimpulkan sebagai berikut:
1. Rendemen    sangat  dipengaruhi  oleh waktu dan suhu pirolisis. Dari eksperimen  pengolahan  limbah  sisa
produksi sandal, suhu yang tepat antara 225°C dan waktu yang tepat 30 menit 2. Rendemen karbon arang yang dihasilkan  dari  eksperimen  ini  adalah antara 29,2 % - 48 % dengan hasil rata- rata 40,16 %
3. Perpindahan  panas  yang  terjadi  pada suhu  225°C  laju  panas  (  q  )  =  0.2940 Watt, pada suhu 250°C laju panas ( q ) =  0.3234  Watt,  pada  suhu  275°C  laju panas  (  q  )  =  0.3411  Watt.  Sehingga dapat  disimpulkan  bahwa  semakin tinggi  suhu  maka  semakin  tinggi  pula laju panas yang terjadi.
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang telah  dilakukan  maka  dapat  dijadikan  saran penelitian sebagai berikut:
1. Perlu  diadakan  penelitian  lebih  lanjut untuk  memperoleh  hasil  yang  lebih maksimal dan lebih spesifik dari karbon arang yang dihasilkan.
2. Pada  penelitian  selanjutnya  disarankan untuk  melakukan  penelitian  pengaruh temperatur dan waktu pada kandungan karbon yang dihasilkan.
3. Perlu  pengujian  kandungan  tar  atau cairan  dan  kandungan  gas  dari  proses eksperimen pengolahan
limbah produksi sandal.

## REFERENSI
Amran  Japip,  2014, Pembuatan  Karbon Aktif Dari Cangkang Kelapa Sawit dengan Aktivator  H3PO4 ,  Universitas  Sumatera Utara.
Aprian  Ramadhan  P.,  dan  Munawar  Ali, 2015, Pengolahan Sampah Plastik Menjadi Minyak  Menggunakan  Proses  Pirolis,
Universitas Pembangunan Nasional, Surabaya.
Edi Mulyadi, 2009, Degradasi Sampah Kota (Rubbish)  dengan  Proses  Pirolis ,  Jurnal Ilmiah  Teknik  Lingkungan  Universitas Pembangunan Nasional, Surabaya.
Ismi  lufina,  2015, Studi  Pemanfaatan Minyak Karet (Hevea Brasiliensis) Sebagai Bahan  Bakar  Pada  Kompor  Rumah Tangga , Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem, Universitas Brawijaya, Malang.
Mulyadi,  E.,  1989, Pirolis  Blotong  Kering , Makalah Seminar IPTEK
Trisunaryanti,  W.,  dan  Triyono,  2007, Pembuatan, Karakterisasi dan Uji Aktivitas  Katalis  NiMo/Z  pada  Reaksi Hidrorengka .
Wijang  Wisnu  Rahardjo  dan  Dwi  Aries Himawanto,  2013, Karakteristis  Proses Pirolis  Tiga  JEnis  Limbah  Pertanian , Simposium  Nasional  RAPI  XII,  Fakultas Teknik UMS.