How Green Can You Go ?

Sampah plastik, tambang minyak baru?

Posted in teknologi hijau by mAthA inggin bixara on November 25, 2011

Hari Jumat 25 November 2011, Kompas edisi cetak menampilkan berita tentang seorang guru Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) di Madiun, Jawa Timur yang mengembangkan inovasi pengolahan sampah plastik menjadi fraksi minyak yang dapat digunakan oleh kendaraan bermotor (Premium Dari Limbah Platik) [1]. Walaupun penelitian ini bukanlah sesuatu yang sangat baru namun kita selayaknya memberi penghargaan karena dapat mengurangi peredaran limbah plastik melalui jalur daur ulang sekaligus menawarkan sumber alternatif bahan bakar minyak.

Disamping didaur ulang untuk aplikasi produk lain, memang sesungguhnya limbah plastik bisa dianggap sebagai sumber bahan mentah senyawa hidrokarbon termasuk didalamnya adalah bahan bakar minyak. Menurut data literatur, tercatat bahwa konsumsi plastik yang meningkat telah menaikkan produksi plastik global rata-rata sebanyak 10% terhitung sejak 1950 dimana produksi masa kini terhitung mencapai 250 juta ton.

Secara umum plastik dapat digolongkan menjadi dua menurut jenis reaksinya yaitu plastik (polimer) kondensasi dan polimer adisi (poliolefin misalnya polietilen, polipropilen, polistyrene). Polimer kondensasi diantaranya adalah poliamid, poliester, dan nilon dapat didepolimerisasi (diurai) lewat jalur sintesis balik sehingga menghasilkan kembali monomer diasam, diol, atau diamid. Proses tersebut yang boleh dikatakan dapat menghasilkan monomer dengan yield sangat tinggi melibatkan reaksi kimia yang disebut alkoholisis (penguraian alkohol), glikolisis (penguraian glikol), dan hidrolisis (penguraian oleh air). Sebaliknya, teknik depolimerisasi serupa tidak dapat diterapkan secara langsung pada jenis polimer adisi sehingga membutuhkan tindakan aktivasi – dalam hal ini adalah pirolisis.

Selama ini sebuah cara yang cukup mapan dan telah luas diterapkan dalam proses degradasi limbah plastik adalah dengan teknik pirolisis thermal. Teknik serupa juga digunakan oleh guru SMK di atas. Pirolisis secara sederhana digambarkan sebagai proses memasak dalam bejana tertutup pada suhu tinggi sehingga terjadilah pengguntingan dan penguraian ikatan molekul.

Proses pirolisis thermal lawan pirolisis katalisis [2]

Secara umum, depolimerisasi poliadisi lebih menguntungkan ketimbang polikondensasi untuk mendapatkan minyak bahan bakar karena umumnya poliadisi tidak mengandung gugus oksigenat sebagaimana polikondensasi. Gugus oksigenat (gugus hidrokarbon yang mengandung atom oksigen) harus dihindari untuk jenis mesin berbahan bakar bensin (non diesel). Disamping itu, rata-rata 60-70% dari total limbah plastik terdiri dari poliadisi semacam polietilen dan polipropilen. Hal utama yang harus mendapat perhatian khusus adalah mengendalikan pirolisis thermal agar produknya lebih seragam. Pada pirolisis thermal biasa, reaksi pemotongan rantai molekul terjadi secara acak sehingga menghasilkan fraksi-fraksi molekul dengan aneka berat molekul (distribusi variasi molekul yang lebar). Hal ini memberi konsekuensi rendahnya yield molekul target atau dengan kata lain memberikan selektifitas yang rendah dan dibutuhkannya teknik pemisahan yang rumit untuk setiap fraksi. Untuk itu, disarankan untuk melibatkan katalis dalam proses pirolisis tersebut agar reaksi pengguntingan dapat dikendalikan. Pirolisis menggunakan katalis juga diharapkan dapat dilakukan pada suhu yang relatif lebih rendah. Aneka macam katalis terutama katalis heterogen berupa padatan telah diujicobakan pada pirolisis poliolefin, diantaranya adalah zeolit (HZSM-5, HMOR, and zeolit Y), SiO2-Al2O3, BaO, and sulfur-promoted zirconia catalysts untuk depolimerisasi polistyrene, polietilen, maupun polipropilen.

Zeolit alam dan salah satu struktur molekul zeolit (http://www.inamarble.com/zeolite.html).

Walendziewski and Steininger [3] mengombinasikan dua proses yaitu depolimerasi polipropilen-polietilen menggunakan katalis asam padat dan selanjutnya hidrogenasi dari produk depolimerisasi menggunakan katalis platina dapat memperoleh kembali aneka fraksi gas dan cairan hidrokarbon hingga 90% dari asupan awal polimer. Aquado bersama tim penelitinya mampu mencatat selektifitas terhadap hidrokarbon dengan rantai karbon C5-C12 sebesar 40-60% dengan konversi 40-60% dari proses depolimerisasi pirolisis menggunakan katalis zeolit beta [4]. Ditemukan pula fakta bahwa distribusi produk dikendalikan oleh ukuran pori zeolit serta keasaman permukaan katalis. Sehingga diharapkan dengan memanfaatkan katalis zeolit yang memiliki pori serta keasaman tertentu bakal memberikan distribusi rantai hidrokarbon yang berbeda, misalnya zeolit HZSM-5 dapat memberikan fraksi hidrokarbon C3-C5, sedangkan zeolit HY memberikan fraksi C3-C8.

Beberapa pertimbangan penting 

Aneka limbah plastik yang tersedia selayaknya perlu dipilahpisahkan sesuai dengan jenisnya, apakah itu polikondensasi atau poliadisi agar proses pirolisis berlangsung lebih efektif sehingga menghasilkan fraksi hidrokarbon yang bebas oksigenat. Perlakuan khusus sebelum pirolisis terhadap plastik yang mengandung halogen, misalnya polivinylklorid (PVC) juga patut dipertimbangkan agar fraksi hidrokarbon yang diperoleh bebas dari halogen dan agar senyawa berbahaya yang mengandung klor tidak terlepas ke lingkungan. Pengembangan katalis yang tangguh dan memberikan selektifitas tinggi perlu dilakukan terus menerus agar siap digunakan secara massal dan dapat didaur ulang kembali setelah mengalami penurunan kinerja. Terutama masalah yang bakal sering dialami adalah kontaminasi katalis akibat hadirnya senyawa-senyawa aditif yang terkadung dalam plastik. Sampai saat ini, zeolit diketahui sebagai material katalis yang paling cocok untuk proses pirolisis depolimerisasi poliolefin.

Untuk mendapatkan fraksi minyak bumi yang sesungguhnya, proses hydrocracking atau perengkahan yang melibatkan hidrogen dapat diterapkan setelah produk hasil proses tahap pertama yaitu pirolisis diperoleh [5]. Berbeda dengan pirolisis yang merupakan reaksi endotermis, hydrocracking merupakan reaksi eksotermis dan bermanfaat dalam menurunkan konsentrasi senyawa aromatik serta mengonversi senyawa heteroatom (senyawa yang mengandung atom O, N, maupun S) yang terdapat pada produk pirolisis. Hydrocracking sendiri membutuhkan asupan gas hidrogen dan katalis fungsi ganda (bifunctional) untuk memotong rantai polimer (perengkahan) dan mendukung reaksi hidrogenasi. Beberapa katalis yang telah dikembangkan untuk hydrocracking mengandung elemen logam Ni, Pd, Pt, Co/Mo, Ni/Mo, atau Ni/W. dalam sebuah reaksi hydrocracking, terjadi sejumlah reaksi, misalnya hidrogenolisis, hidrogenation, pengguntingan beta (beta scission), dan isomerisasi.

Perhitungan neraca massa dan energi yang tepat perlu dilakukan untuk mengukur kelayakan proses pirolisis sehingga proses tersebut dinyatakan benar-benar siap untuk dikembangkan hingga tingkat industri. Tantangan bagi Indonesia dalam menyediakan bahan bakar sekaligus menerapkan pembangunan yang berkelanjutan dimasa mendatang.

Salam hijau!

Sumber Pustaka 

[1] KOMPAS cetak, Premium dari limbah plastik, 25 November 2011.
[2] M.A. Keane, Catalytic transformation of waste polymers to fuel oil, ChemSusChem 2 (2009) 207-214.
[3] J. Walendziewski, M. Steininger, Thermal and catalytic conversion of waste polyolefins, Catalysis Today 65 (2001) 323–329.
[4] J. Aguado, D. P. Serrano, J. M. Escola, E. Garagorri, J. A. Fernandez, Catalytic conversion of polyolefins into fuels over zeolite beta, Polymer Degradation and Stability 69 (2000) 11–16.
[5] M. F. Ali, M. N. Siddiqui, Thermal and catalytic decomposition behavior of PVC mixed plastic waste with petroleum residue,  Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 74 (2005) 282–289.

4 Tanggapan

Subscribe to comments with RSS.

  1. Suhartono gunawan said, on Januari 7, 2012 at 12:25 pm

    bagus tulisan ini saya berminat untuk ikut serta memproduksi minyak dari plastik dgn teknologi hijau ylvguna@yahoo.com

  2. wawan DS said, on Maret 12, 2012 at 5:45 am

    good article , bisa ditambah ! dan mau minta info dimana bisa dapet mesinnya beserta harganya.

  3. wawan DS said, on Maret 12, 2012 at 5:49 am

    enough ,thanks.

  4. sario said, on Maret 22, 2012 at 2:35 am

    paneliti tersebut guru smk berapa? mhon ditanggapi


Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: