## PIROLISIS CAMPURAN POLIETILENA-TEMPURUNG KELAPA

## Tri Windarti dan Ruseno

## Laboratorium Kimia Fisik Jurusan Kimia Universitas Diponegoro

## ABSTRAK
Telah  dilakukan  penelitian  tentang  pirolisis  campuran  polietilena-tempurung  kelapa  untuk mengetahui  pengaruh  komposisi  campuran  polietilena-tempurung  kelapa  terhada  produk  cair  yang dihasilkan. Enam puluh gram campuran polietilena-tempurung kelapa dengan perbandingan 5:1, 4:2, 3:3,  2:4,  1:5  (b/b)  dipirolisis  pada  temperatur  300 o C.  Uap  organik  yang  dihasilkan  kemudian didinginkan dengan pendingin es-garam sehingga diperoleh produk cair dan dianalisis dengan GC dan GC-MS. Hasil menunjukkan bahwa pirolisis campuran polietilena-tempurung kelapa pada temperatur 300 o C diperoleh produk cair yang makin meningkat dengan meningkatnya jumlah polietilena di dalam campuran. Senyawa utama dalam produk cair adalah senyawa dengan rantai karbon C 4 – C 11 . Kata kunci: pirolisis, produk cair

## PIROLYSIS OF POLYETHYLENE-COCONUT SHELL MIXTURE

## ABSTRACT
Research about pyrolisis of polyethylene-coconut shell mixture has been done to know the effect of  polyethylene-coconut  shell  composition  to  the  liquid  product.  Sixty  gram  of  polyethylene-coconut shell mixture by 5:1, 4:2, 3:3, 2:4, 1:5 ratio (w/w) were pyrolized at 300 o C. Organic gas that produced was condensed in ice-salt condensor to get liquid products and than were analyzed by GC and GC-MS. The results showed that pyrolisis of polyethylene-coconut shell mixture at 300 o C produce liquid product volume  that  increase  as  the  increase  of  polyethylene contain  The  main  compounds  product  of  liquid product are compounds with C 4 -C 11 carbon chains. Key words: pyrolisis, liquid product

## PENDAHULUAN
Tempurung kelapa memiliki prospek yang baik untuk  dimanfaatkan  sebagai  sumber  energi alternatif  karena  Indonesia  menghasilkan  lebih dari  10.800.000  ton  kelapa  pertahun.  Dengan berat tempurung sekitar 20,36% dari berat total kelapa,  berarti  dihasilkan  sekitar  2.199.150  ton tempurung kelapa pertahun. Dengan kandungan selulosa  sebanyak  36,3%,  lignin  28,3%,  dan hemiselulosa 25,1% (Awang, 1991), tempurung kelapa  dapat  dipirolisis  untuk  menghasilkan senyawa  dengan  berat  molekul  kecil  yang merupakan hasil degradari termal molekul yang ada di dalam tempurung kelapa.
Pinatti (2005) menyatakan bahwa pirolisis bahan padatan pada temperatur tinggi akan menghasilkan senyawa-senyawa volatil
sedangkan pirolisis pada temperatur rendah akan menghasilkan  arang  sebagai  produk  utamanya. Pirolisis  tempurung  kelapa  pada  temperatur 400 o C  menghasilkan  asap  cair  yang  dengan proses  perengkahan  katalitik  menggunakan katalis  zeolit  alam  asam  menghasilkan  asam asetat, asam propionat, metoksi fenol dan fenol yang prosentasenya bervariasi dengan perubahan berat katalis (Windarti, 2004).
Polietilena  sebagai  bahan  dasar  pembuatan kantong plastik merupakan polimer termoplastik sehingga  dapat  terdegradasi  dengan  adanya perlakuan  termal  (Gandinagar,  2000).  Windarti (2003) telah melakukan pirolisis polietilena dari sampah  plastik  pada  temperatur  350  C  dan diperoleh produk cair berupa campuran senyawa olefin C 9 – C 15 .
Billmeyer  (1984)  menyatakan  bahwa,  poli etilena merupakan polimer dengan rumus kimia (-CH 2 –CH 2 -) n dimana n menyatakan perulangan stuktur.  Dari  struktur  tersebut  terlihat  bahwa polietilena memiliki jumlah atom hidrogen yang banyak. Dengan membuat campuran polietilena- tempurung  kelapa  dalam  proses  pirolisis diharapkan  polietilena  dapat  menjadi  pensuplai hidrogen sehingga produk hidrokarbon cair akan meningkat.
Untuk  mengetahui  seberapa  efektif  pengaruh polietilena  terhadap  volume  produk  cair  yang dihasilkan, dilakukan variasi komposisi polietilena-tempurung  kelapa.  Dengan  semakin banyak  polietilena  diharapkan  akan  semakin meningkatkan volume produk cair.
Dalam  penelitian  Windarti  (2004),  produk pirolisis tempung kelapa pada temperatur 400 o C adalah  Fenol,  2,6-dimetoksi  fenol,  2-metoksi fenol,  3-meti-1,2-siklopentanadion.  Senyawa- senyawa  tersebut  merupakan  potongan  dari senyawa  lignin  yang  banyak  terdapat  dalam tempurung  kelapa  (28,3%).  Hal  ini  disebabkan karena  pada  temperatur  400 o C  selulosa  dan hemiselulosa sudah menjadi arang (Agra, 1995). Untuk itu pada penelitian ini temperatur pirolisis diturunkan  menjadi  300 o C  dengan  harapan bahwa  pada  temperatur  tersebut  selulosa  dan hemiselulosa belum berubah menjadi arang.

## METODE PENELITIAN

## Pengeringan Tempurung Kelapa
Pengeringan  dilakukan  dengan menjemur tempurung  kelapa  yang  sebelumnya  telah diporong kecil-kecil. Proses ini bertujuan untuk menghilangkan kandungan air dalam tempurung kelapa  sehingga  produk  cair  yang  dihasilkan
dalam proses pirolisis mengandung air seminimal mungkin.

## Pemilihan Plastik
Untuk  menyeleksi  plastik  yang  benar-benar mengandung  polietilena  dilakukan  prosedur sebagai berikut:
 uji  termal,  yaitu  bila  plastik  ditusuk  dengan besi  panas  dapat  melunak  berarti  bersifat termoplastik, bila  tetap keras berarti termoset.
 uji  perendaman,  bila  plastik  mengapung dalam air, berarti mengandung poliolefin.
 uji  pembakaran,  bila  saat  dibakar  ujungnya terjadi  nyala  biru  dengan  ujung  nyala berwarna kuning berarti mengandung polietilena dan polipropilena, bila timbul bau seperti  parafin  dan  terbakar  dengan  cepat berarti plastik tersebut adalah polietilena.

## Proses Pirolisis
Polietilena-tempurung kelapa sebanyak 60 gram ditempatkan  dalam  reaktor  kemudian  reaktor ditutup dan ditempatkan dalam furnish. Kondisi reactor dibuat inert dengan mengalirkan gas N 2 selama  proses  berlangsung.  Temperatur  reactor diseting pada 300  C. Uap organik hasil pirolisis kemudian  didinginkan  dengan  pendingin  spiral dalam  campuran  es  dan  garam.  Hasil  berupa cairan kemudian dianalisis dengan GC dan GC- MS. Proses pirolisis dilakukan dengan perbandingan  campuran  polietilena-tempurung kelapa yang telah ditentukan (5:1, 4:2, 3:3, 2:4, 1:5).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Proses  pirolisis  berlangsung  selama  45  menit dan dihasilkan produk cair berwarna coklat yang
merupakan hasil kondensasi dalam pendingin es- garam.  Gambar  1  memperlihatkan  bahwa volume  produk  cair  meningkat  tajam  pada komposisi  3  :  3  dan  cenderung  tetap  pada komposisi 4:2 dan 5:1. Hal tersebut mengindikasikan  bahwa  pirolisis  campuran polietilena-tempurung  kelapa  pada  temperatur 300  C,  menghasilkan  produk  cair  yang  lebih banyak  dikontribusi  dari  degradasi  termal polietilena.
Gambar 1. Grafik hubungan antara komposisi polietilena-tempurung kelapa dengan volume produk cair
Setelah diuji dengan menggunakan GC diperoleh  informasi  tentang  jumlah  senyawa yang terdapat dalam produk cair.

## Tabel 1. Hasil analisis produk cair dengan GC
PE:TK Jml seluruh puncak Jml Puncak utama % puncak utama 1 : 5 29 4 71,9 2 : 4 13 3 74,6 3 : 3 51 6 29,2 4 : 2 51 3 36,8 5 : 1 41 5 49,1
Ket: PE:TK = komposisi polietilena-tempurung kelapa.
Tabel 1 memperlihatkan bahwa jumlah senyawa yang  dihasilkan  semakin  bertambah  dengan makin  bertambahnya  polietilena  di  dalam campuran.  Senyawa  yang  dihasilkan  makin
beragam dengan peningkatan yang sangat tajam, mulai  dari  komposisi  3:3.  Dengan  demikian peningkatan volume produk cair diikuti dengan peningkatan jumlah senyawa yang dihasilkan.
Dengan melihat jumlah puncak utama kromatogram  GC  diketahui  bahwa  jumlah senyawa  utama  dalam  produk  cair  tidak  terlalu berbeda (antara 3–6 senyawa) dengan demikian diperoleh  volume  campuran  senyawa  utama yang semakin meningkat dengan meningkatnya jumlah polietilena dalam sampel (tabel 2).
Tabel 2. Volume puncak utama
PE:TK % puncak utama Volume produk cair (ml) Volume puncak utama(ml) 1 : 5 71,9 3,5 2,50 2 : 4 74,6 3,0 2,24 3 : 3 29,2 13,0 3,80 4 : 2 36,8 11,5 4,24 5 : 1 49,1 13,0 6,38
Data  GC-MS  memperlihatkan  bahwa  produk cair didominasi oleh senyawa hidrokarbon, yang merupakan hasil pirolisis polietilena. Dari tabel 3 diketahui bahwa pirolisis polietilena- tempurung  kelapa  pada  perbandingan  3:3 menghasilkan  senyawa  dengan  rantai  karbon C 4 –C 11 .
Tabel 3. Senyawa utama produk cair pirolisis polietilena-tempurung kelapa (3:3)
Senyawa Rumus struktur 2,4-dimetil 1- heptena C 9 H 18 2,4-dimetil-3-nonena C 11 H 22 2,3-dimetil heksana C 8 H 18 2-metil-1-heksena C 7 H 14 6-metil-1-nonenol C 10 H 20 O Isobutil alkohol C 4 H 10 O
0 2 4 6 8 10 12 14 1 ; 5 2 ; 4 3 ; 3 4 ; 2 5 ; 1
komposisi PE:TK v o lu m e p ro d u k c a ir
Mekanisme  reaksi  pirolisis  adalah  melalui mekanisme  radikal  bebas  (Gates,  1979).  Panas menyebabkan makromolekul terurai dan terbentuk  potongan-potongan  senyawa  organik. Species  yang  terbentuk  setelah  degradasi  dapat berupa  monomer,  dimer  atau  trimer,  serta hidrogen,  karbon  monoksida,  karbon  dioksida, metana  dan  molekul  hidrokarbon  lain  (Guddeti et  al ,  2000).  Apabila  dilihat  senyawa  utama dalam  produk  cair,  terdapat  senyawa-senyawa yang  merupakan  pengulangan  dari  monomer polietilena  yaitu  elitena.  Seperti  2,4-dimetil  1- heptena (C 9 H 18 ), 2,4-dimetil-3-nonena (C 11 H 22 ), 2-metil-1-heksena  (C 7 H 14 )  dan  senyawa  alkana yaitu  2,3-dimetil  heksana  (C 8 H 18 ).  Sisanya adalah senyawa alkohol hasil pemutusan ikatan makromolekul  yang  ada  dalam  tempurung kelapa.  Terbentuknya  senyawa  6-metil-1- nonenol  (C 10 H 20 O)  dan  Isobutil  alkohol (C 4 H 10 O)  kemungkinan  barasal  dari  pemutusan selulosa dan hemiselulosa dan bukan dari lignin karena  lignin  memiliki  struktur  dasar  senyawa aromatik.

## KESIMPULAN
Pirolisis campuran polietilena-tempurung kelapa pada  temperatur  300 C  menghasilkan  volume produk  cair  yang  makin  meningkat  dengan meningkatnya  jumlah  polietilena  di  dalam
campuran.  Senyawa  utama  dalam  produk  cair adalah senyawa dengan rantai karbon C 4 –C 11 .

## UCAPAN TERIMAKASIH
Proyek  Peningkatan  Penelitian  Pendidikan Tinggi  Direktorat  Jenderal  Pendidikan  Tinggi, Departeman Pendidikan Nasional

## DAFTAR PUSTAKA
Agra,  S.  W.,  1995, Pirolisis  Getah  Beberapa Jenis  Tanaman  Untuk  Membuat  Bahan Bakar  Cair  Pengganti  Bahan  Bakar
Minyak Bumi , Disertasi, UGM,
Yogyakarta.
Awang,  S.  A.,  1991, Kelapa:  Kajian  sosial ekonomi, Aditya Media, Yogyakarta.
Billmeyer,  F.  W.,  1984, Texbook  of  Polymer Science ,  third  edition,  John  Wiley  and Sons, New York
Gandinagar, 2000, Plasma Depolymerization of Plastic ; Centre for Plasma Technologies, India.
Gates,  B.  C.,  Katzer,  J.  R.  and  Schuit,  G.  C.,
1979, Chemistry  of  Catalytic  Processes, McGraw-Hill, New York.
Guddeti, R. R., Knigh, R and Grossmann, E. D.,
2000, Plasma  Chem. Plasma  Processing 20, India
Pinatti, D. C., Vieira, C. A., Soares. A. G., 2005,
Catalytic  cellulignin  fuel, US  Patent  & Trademark Office .
Windarti,  T.,  2003, Konversi  Polietilena  Dari Sampah  Plastik  Menjadi  Olefin  Dengan Katalis  Zeolit  Alam ,  Laporan  penelitian Dosen Muda, Semarang.
Windarti,  T.,  2004, Pengaruh  Jumlah  Katalis Zeolit Alam Asam Dalam Proses
Perengkahan  Asap  Cair  Tempurung
Kelapa , Laporan penelitian Dosen Muda,
Semarang.