Home / Lini Bisnis / Penelitian dan Pengembangan

Penelitian dan Pengembangan

skema-pirolisis-sederhana.jpg

Pirolisis
Pirolisis adalah proses dekomposisi suatu bahan pada suhu tinggi tanpa adanya oksigen atau dengan oksigen terbatas. Proses dekomposisi disebut juga sebagai devolatilisasi, yang merupakan jenis reaksi kimia yang memecah senyawa menjadi komponen yang lebih sederhana. Produk yang dihasilkan dari pirolisis tergantung panas yang berlangsung dalam reaktor:

  1. Gas : mengandung hidrogen, metan, karbon monoksida, karbon dioksida, dan beraneka ragam gas.
  2. Cair: mengandung tar, asam asetat, aseton, metanol, dan hidrokarbon kompleks, yang dapat digunakan sebagai bahan bakar.
  3. Padat: Arang (char) yang berupa karbon murni, disertai materi-materi solid lain dari biomas asal.

Proses pirolisis dilakukan di dalam reaktor yang dilengkapi dengan penampung fraksi berat untuk tar (cairan minyak yang berwarna hitam pekat) dan benda-benda lain yang terkandung dari asap sebelum sampai pada kondensor. Terdapat pipa indikator yang berfungsi menunjukkan akhir proses pirolisis yang ditandai dengan tidak adanya gas yang keluar. Pipa tersebut dipasang dalam bak pendingin. Proses pirolisis diatur sesuai dengan bahan baku yang diolah, seperti batu bara, sisa makanan, kertas, karton, plastik, serbuk gergaji, batok kelapa, dan berbagai jenis limbah yang dapat dimanfaatkan. Hal ini terkait dengan penyesuaian suhu dan waktu. Pada umumnya proses pirolisis berlangsung pada suhu diatas 300 derajat celcius dalam waktu 4-7 jam. Berdasarkan proses kerjanya, proses pirolisis terbagi menjadi dua jenis yaitu pirolisis berkelanjutan dan pirolisis batch. Keduanya berbeda dalam hal waktu. Pirolisis berkelanjutan terus melakukan produksi sambil mengeluarkan residu dan tidak mempunyai jeda untuk mendinginkan reaktor. Sedangkan pirolisis batch memiliki jeda untuk mendinginkan reaktor dan dapat mengeluarkan residu dalam sekali proses.

Pirolisis Ban

Penggunaan ban di Indonesia meningkat dari 39 juta ban hingga 45 juta ban pertahun (Asosiasi Perusahaan Ban, 2016) dengan menyerap kurang lebih 258 ribu ton karet alam. Fenomena ini akan menghasilkan tumpukan ban bekas setara dengan 30x luas lapangan sepak bola pertahun. Padahal, ban bekas tersebut dapat didaur ulang dan menghasilkan sesuatu yang bernilai tinggi manfaatnya. Bahan utama ban untuk kendaraan bermotor adalah karet sintetik dengan bahan tambahan lain seperti baja atau nilon.
Bahan karet dipilih untuk memberikan kenyamanan ekstra dalam berkendara, karena karet memiliki karakter-karakter yaitu:

  1. Lentur atau elastis
  2. Mampu meredam getaran dengan baik
  3. Tidak berisik

Komponen-komponen yang ada di dalam ban yaitu diantaranya:

  1. Carcass (Casing Ban)

adalah rangka ban yang keras dan cukup kuat dalam menahan udara yang bertekanan tinggi. Carcass ban memiliki komponen-komponen diantaranya ply (layer) dari tire cord (lembaran anyaman paralel dari bahan yang kuat) yang kemudian direkatkan menjadi karet. Cord pada ban yang besar dibuat dari nylon atau baja, sedangkan cord pada ban kecil terbuat dari polyester atau nylon.

  1. Tread ban 

adalah lapisan ban yang paling luar, berfungsi untuk melindungi carcass ban dari keausan dan kerusakan yang disebabkan oleh permukaan jalan.

  1. Sidewall ban

adalah lapisan karet yang berfungsi untuk menutup bagian samping ban dan melindungi carcass terhadap kerusakan dari luar.

  1. Breaker ban

adalah lapisan yang letaknya ada diantara carcass ban dengan tread ban yang berfungsi untuk memperkuat daya rekat antara carcasss ban dan tread ban.

  1. Belt ban

adalah tipe breaker yang dipakai pada ban radial-ply. Belt ban diletakkan seperti sarung mengelilingi ban antara carcass dan karet tread yang fungsinya untuk menahan carcass dengan kuat.

  1. Bead ban

Berfungsi untuk mencegah robeknya ban dari rim karena gaya yang bekerja, sisi bebas atau bagian samping dari ply dikelilingi kawat baja atau kawat bead.

Jenis-Jenis ban berdasarkan komposisi kontruksinya:

  1. Ban Bias atau Ban Benang

adalah jenis ban yang menggunakan struktur benang dan berlapis-lapis.

  1. Ban Radial atau Ban Kawat

adalah ban yang dibuat dengan lapisan serat yang arahnya menyilang pada lingkaran ban dan menggunakan sabuk pengikat yang terbuat dari kawat baja.

  • Pirolisis Ban Benang

Proses produksi pirolisis ban benang lebih fleksibel, yaitu dapat menggunakan pirolisis berkelanjutan atau pirolisis batch ataupun proses treatment atau tanpa treatment (langsung dimasukkan ke dalam reactor)

  • Pirolisis Ban Kawat

Tahapan proses pirolisis ban kawat adalah sebagai berikut:

Proses Pretreatment

  1. Tahap penghilang kawat

Kawat dikeluarkan dari dalam ban dengan memakai mesin penarik kawat, gunanya agar ban mudah dipotong dan dicacah

  1. Tahap Pemotongan Ban dan pencacahan ban

Ban dibelah dan dipotong untuk memudahkan saat dimasukkan ke dalam mesin shredder, yaitu mesin yang dirancang untuk daur ulang sampah dengan dihancurkan dan dirajang kecil-kecil. Setelah masuk ke mesin shredder, ban dicacah untuk mendapatkan ukuran yang diinginkan dan sesuai dengan kapasitas mesin.

Proses Produksi
Proses produksi dilakukan dengan memasukkan potongan ban ke mesin pirolisis. Proses pirolisis ini  mampu mengekstrak kandungan energi dalam ban bekas secara efektif dan efisien.

Pirolisis Plastik
Plastik menjadi barang yang digunakan sebagai kemasan, wadah makanan atau minuman sampai dengan peralatan industri. Upaya mengurangi penggunaan plastik dalam kehidupan sehari-hari mulai banyak dilakukan, selain dikarenakan tidak ramah lingkungan karena sukar diuraikan, sejumlah bahan pembuat plastik ternyata berisiko menimbulkan berbagai gangguan kesehatan. Salah satunya adalah bisphenol-A (BPA). Para ilmuwan menyebutkan, BPA dapat menjadi senyawa "pengganggu hormon" karena berpotensi mengganggu fungsi normal dari sistem hormon. Akibat dari semakin bertambahnya tingkat konsumsi masyarakat serta aktivitas lainnya maka bertambah pula buangan/limbah yang dihasilkan. Limbah tersebut menjadi permasalahan lingkungan karena kuantitas maupun tingkat bahayanya mengganggu kehidupan. Industri juga semakin meningkat aktivitasnya dan tidak terlepas dari isu lingkungan, dimana selain menghasilkan produk juga menghasilkan limbah. Salah satu yang menjadi perhatian khusus dalam masalah limbah yaitu plastik. Limbah plastik dan komposisi sampah yang dibuang oleh setiap rumah tangga adalah 9,3% dari total sampah rumah tangga. Sedangkan rata-rata setiap pabrik industri di wilayah Jabodetabek menghasilkan satu ton limbah plastik setiap minggunya. Jumlah tersebut akan terus bertambah karena sifat plastik yang tidak dapat membusuk, tidak terurai secara alami, tidak dapat menyerap air, dan tidak dapat berkarat. Plastik juga merupakan bahan anorganik buatan yang tersusun dari bahan-bahan kimia yang cukup berbahaya bagi lingkungan. Plastik mempunyai derajat kekristalan lebih rendah daripada serat, dan dapat dilunakkan atau dicetak pada suhu tertentu. Ada dua jenis plastik berdasarkan reaksinya terhadap panas, yaitu:

  1. Termoplastik yaitu jenis plastik yang dapat didaur ulang atau dicetak kembali dengan proses pemanasan ulang. Jenis ini mempunyai sifat tidak tahan panas sehingga jika dipanaskan akan menjadi lunak dan jika didinginkan akan mengeras. 
  2. Termoseting yaitu jenis plastik yang mempunyai sifat tahan terhadap panas. Sehingga jika dipanaskan maka tidak dapat meleleh dan dibentuk ulang kembali.

Pengolahan Plastik
Pemanfaatan limbah plastik dengan cara daur ulang umumnya dilakukan oleh industri. Terdapat empat syarat agar suatu limbah plastik dapat diproses oleh suatu industri yaitu:

  1. limbah harus dalam bentuk tertentu sesuai kebutuhan (biji, pelet, serbuk, pecahan), 
  2. limbah harus homogen, 
  3. limbah tidak terkontaminasi, 
  4. limbah tidak teroksidasi. 

Maka untuk mengatasi masalah itu, limbah plastik diproses melalui tahapan sederhana yaitu pemisahan, pemotongan, pencucian, dan penghilangan zat-zat seperti besi dan sebagainya.
Tahapan proses daur ulang digolongkan menjadi 2 bagian yaitu:

  1. Bagian proses sortir dengan tenaga manusia dan menggunakan mesin.

Sortir merupakan tahap yang dilakukan pertama kali dengan memisahkan bahan baku yang datang dan membuang material atau benda asing yang tidak diharapkan.

  1. Pemotongan dan penggilingan dilakukan untuk mengurangi ukuran material dan mempermudah proses selanjutnya. 
  2. Pencucian dilakukan agar tidak mengganggu proses penggilingan. Terdiri dari dua tahap, yaitu
  • Prewashing, untuk memisahkan material-material asing agar tidak ikut dalam proses selanjutnya dengan menggunakan media cair sebagai sarana untuk mencuci material dan membawa material asing keluar dari proses
  • Pencucian tahap 2 yaitu menggunakan mesin friction water. Materi dicuci kembali oleh ulir menanjak yang berputar pada putaran tinggi sehingga hasil dari friksi dapat melepaskan material asing yang masih terdapat pada bahan. 
  1. Pengeringan dilakukan secara mekanik yaitu dengan memeras material dengan gerakan memutar sehingga air dapat keluar. Air diuapkan dengan suhu tertentu agar bahan-bahan bebas dari suhu yang melekat
  2. Pemanasan material pada suhu 200 derajat celcius dilakukan agar material bersih dari kotoran, dimana suhu panas dihasilkan oleh heater. Selanjutnya lelehan dialirkan untuk proses penyaringan
  • Penyaringan dilakukan dengan lembaran besi yang dilobangi sebesar kira-kira 4 mm di seluruh permukaannya. Lelehan plastik akan melewati saringan ini untuk menghasilkan lelehan plastik berbentuk silinder panjang yang nantinya akan di potong-potong
  • Material dilewatkan pada air dingin sebagai media pendinginan
  • Pencetakan biji plastik dilakukan dengan membentuk lelehan plastik menjadi berbentuk mie dengan diameter 4 mm
  • Dilakukan pembungkusan terhadap material kering dalam karung plastik. dalam tahap ini juga dilakkan pemeriksaan untuk mengetahui apakah proses berjalan baik

Proses pengolahan limbah plastik menjadi minyak penggerak mesin                                                         

  1. Proses pirolisis

Pirolisis untuk pengolahan limbah plastik yaitu teknik pembakaran limbah plastik tanpa oksigen dan dilakukan pada suhu tinggi yaitu 800 derajat celcius sampai dengan 1000 derajat celcius. Jika dibakar dengan suhu yang rendah maka limbah plastik akan menghasilkan senyawa yang berbahaya yang bersifat karsinogen. Sehingga suhu sangat diperhatikan dalam proses pirolisis plastik. Proses pirolisis dilakukan melalui beberapa tahapan proses diantaranya:  

  • bahan baku sampah plastik dipotong dan ditimbang terlebih dahulu, 
  • bahan baku sampah plastik lalu dimasukkan ke dalam reaktor. 

Pemanasan reaktor dilakukan dengan penyetingan pada suhu. Proses pirolisis menghasilkan senyawa-senyawa hidrokarbon cair mulai dari C1 hingga C4 dan senyawa rantai panjang seperti parafin dan olefin. Struktur kimia yang dimiliki senyawa hidrokarbon cair memungkinkan untuk diolah menjadi minyak pelumas berkualitas tinggi. Hal ini disebabkan karena sifat kimia senyawa hidrokarbon cair dari hasil pemanasan limbah plastik mirip dengan senyawa hidrokarbon yang terkandung dalam minyak mentah sehingga dapat diolah menjadi minyak pelumas.

  1. Proses Hydrotreating/Hydrocracking

Proses penyulingan untuk memisahkan atau memecahkan unsur-unsur yang dihasilkan pada proses pirolisis. Proses ini bertujuan untuk mengurangi atau menghilangkan senyawa aromatik dan senyawa polar. 

  1. Proses Hidroisomerisasi

Proses ini menggunakan katalis khusus yang berfungsi menjadikan molekul-molekul isomer mempunyai viskositas tinggi. Pengubahan hidrokarbon cair menjadi minyak pelumas dilakukan dengan metode hidroisomerisasi

Pirolisis Black Carbon
New-market-study-about-the-world-market-for-Carbon-Black.jpg

Black carbon adalah  serbuk yang terdiri dari atom karbon atau arang halus yang diproduksi dari pembakaran parsial atau pirolisis terkontrol. Black carbon berasal dari bahan bakar hidrokarbon seperti minyak dan gas. Pirolisis black carbon berfungsi untuk menghilangkan kandungan minyak dengan menekan suhu sekitar 700 derajat celcius dengan waktu tertentu. Black carbon diproses menjadi black carbon aktif menggunakan proses pirolisis seperti bagan di bawah ini. Black carbon yang telah aktif dapat menjadi bahan baku pembuatan tinta printer, toner mesin fotokopi, bahan plastik, kertas, bahan bangunan, dan bahan produksi lainnya.


Skema Proses Pirolisis:

skema_carbon_black_sukses_energi.jpg

  1. Carbon berada di bak penampung dengan suhu hangat atau panas
  2. Kemudian carbon di alirkan melalui screw conveyor ke dalam silo 1 dan silo 2. Silo 1 dan silo 2 merupakan penampungan untuk mendinginkan carbon black.
  3. Carbon black yang sudah didinginkan di silo 1 dan silo 2, secara bergantian dialirkan untuk ke dalam mesin reaktor untuk proses pirolisis. Reaktor berfungsi untuk menghilangkan minyak yang terkandung di dalam carbon dengan suhu sekitar 600 hingga 700 derajat celcius.
  4. Carbon dari reaktor dikeluarkan dan dimasukkan ke dalam silo 3 dan silo 4 secara bergantian. Silo 3 dan silo 4 berfungi untuk mendinginkan kembali carbon yang telah dipanasi.
  5. Setelah proses pendinginan, secara bergantian carbon pada silo 3 dan silo 4 dikeluarkan dan dihantarkan ke dalam mesin crusher dan magnetic saparator. Mesin-mesin ini berfungsi untuk memisahkan material besi yang masih menempel di carbon.
  6. Setelah dipisahkan dari material besi, carbon dimasukkan ke dalam silo 5. Silo 5 lebih berfungsi untuk penampungan dan pengemasan carbon black aktif. 
  7. Setelah dikemas dalam bentuk karung, carbon black aktif diletakkan di storage.