Green Inhibitor [PDF]

Citation preview

BAB 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Seiring dengan perkembangan industri dan kemajuan teknologi, penggunaan logam sebagai salah satu material penunjang sangat besar peranannya, akan tetapi dalam kehidupan sehari-hari banyak faktor yang dapat menurunkan daya guna dari logam tersebut. Salah satu penyebab hal tersebut adalah terjadinya korosi pada logam, terutama pada baja. Korosi dapat didefinisikan sebagai perusakan suatu material (terutama logam) karena bereaksi dengan lingkungannya. Karena bereaksi dengan lingkungannya ini sebagian logam akan menjadi oksida, sulfida, atau senyawa lain yang dapat larut dalam lingkungannya. Dengan bereaksi ini sebagian logam akan hilang, menjadi suatu senyawa yang lebih stabil (Suherman, 1999). Korosi merupakan suatu fenomena mutlak yang pasti terjadi pada setiap logam, akan tetapi korosi dapat dikendalikan lajunya dengan teknik-tekik tertentu. Salah satunya adalah penggunaan inhibitor korosi. Ada dua macam inhibitor korosi, yaitu inhibitor anorganik dan organik. Inhibitor anorganik memiliki inhibisi yang baik terhadap laju korosi namun menimbulkan masalah bagi lingkungan bila terakumulasi, sehingga penggunaan inhibitor organik menjadi pilihan alternatif karena lebih ramah lingkungan (Bentiss dkk., 2004; Lopez dkk., 2004). Green inhibitor merupakan salah satu inhibitor organik, yang berbasis bahan yang diekstrak dari alam, seperti dedaunan dan buah. Green inhibitor dipilih karena memiliki beberapa senyawa antioksidan, salah satunya senyawa fenolik. Senyawa fenolik mampu membentuk lapisan pasif yang bisa menghambat korosi. Pada penelitian sebelumnya, Sudrajat dan Ilim (2006) juga mengemukakan bahwa ekstrak daun tembakau, lidah buaya, daun pepaya, daun teh, dan kopi dapat efektif menurunkan laju korosi mild steel dalam medium air laut buatan yang jenuh CO2. Namun pada pengaplikasiannya, beberapa bahan tersebut terutama pada daun teh dan kopi yang merupakan bahan yang memiliki nilai ekonomis yang tinggi untuk dijadikan sebagai inhibitor. Melihat permasalahan tersebut, dalam penelitian ini kami memberikan solusi dengan menggunakan ekstrak senyawa fenolik dari daun kelor (Moringa Oleifera) sebagai inhibitor korosi. Sejauh ini penggunaan daun kelor masih terbatas pada bahan makanan (konsumsi), sedangkan penelitian terhadap tanaman kelor adalah sebagai bahan penjernih air dan pengikat logam berat pada air yang tercemar. Oleh karena itu, kami mencoba memanfaatkan daun kelor sebagai bahan inhibitor, menggunakan variasi kadar inhibitor, serta pengaruh laju agitasi sebagai variabelnya, karena dalam dunia industri, laju agitasi juga berpengaruh terhadap laju korosi. 1.2. Perumusan Masalah Rumusan masalah yang diangkat dalam penelitian ini adalah : 1. Bagaimana pengaruh kadar inhibitor daun kelor (Moringa Oleifera) terhadap laju korosi baja?



2. Bagaimana pola korosi yang terbentuk pada baja yang diproteksi dengan inhibitor dari daun kelor (Moringa Oleifera)? 3. Bagaimana kombinasi laju agitasi dengan kadar inhibitor yang tepat untuk mendapatkan baja yang lebih tahan korosi? 1.3. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah : 1. Menganalisis pengaruh kadar inhibitor daun kelor (Moringa Oleifera) terhadap laju korosi baja 2. Menganalisis pola korosi baja setelah diproteksi dengan inhibitor 3. Mendapatkan data Menganalisis kombinasi laju agitasi dan kadar inhibitor yang tepat untuk mendapatkan baja yang tahan terhadap korosi 1.4. Luaran yang Diharapkan Luaran yang diharapkan dari PKM ini adalah data mengenai pengaruh kadar inhibitor daun kelor (Moringa Oleifera) dan laju agitasi terhadap laju korosi baja, serta dapat dimasukkan ke dalam artikel ilmiah agar dapat dikaji ulang dalam pengembangan inhibitor sebagai pengendali korosi 1.5. Manfaat Program Kegunaan penelitian ini adalah untuk : 1. Mengoptimalkan penggunaan daun kelor (Moringa Oleifera) sebagai inhibitor korosi untuk memperlambat laju korosi 2. Menambah nilai guna daun kelor (Moringa Oleifera) BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Korosi dan Mekanisme Korosi merupakan interaksi bahan (biasanya logam) dengan lingkungannya yang menghasilkan kerusakan pada material dan lingkungan (Groysman, 2010). Atom logam di alam berada di dalam senyawa kimia yaitu mineral. Korosi sebenarnya mengembalikan logam untuk kembali menjadi berada dalam keadaan bergabung di dalam senyawa kimianya dimana senyawa kimia tersebut akan sama atau bahkan identik terhadap mineral ketika diekstraksi (Jones, 1996). Proses korosi yang terjadi pada logam pada umumnya melibatkan transfer muatan listrik di dalam larutan. Ketika material logam mengalami proses korosi maka prosesnya akan terjadi secara elektrokimia. Reaksi elektrokimia merupakan reaksi yang memiliki dua atau lebih reaksi parsial oksidasi dan reduksi. Reaksi parsial tersebut harus terjadi bersama-sama dengan laju yang sama pada permukaan logam. Skema dari korosi dapat dilihat pada Gambar 1.



Gambar 1. Mekanisme Korosi pada Logam Fe Reaksi oksidasi ditunjukkan oleh adanya penambahan valensi atau peningkatan produksi elektron. Pada beberapa kasus, reaksi oksidasi dapat terjadi secara lokal di suatu area. Reaksi oksidasi terkadang disebut juga reaksi anodik dan reaksi anodic di dalam setiap reaksi korosi merupakn oksidasi dari logam menjadi ionnya. Reaksi reduksi atau reaksi katodik merupakan pengurangan muatan valensi atau pengurangan konsumsi elektron. Pada proses reduksi, electron yang dihasilkan dari masing-masing atom logam (oksidasi) harus ditransfer ke bentuk kimia lain yang sekaligus menjadi bagiannya. Reaksi katodik yang seringkali terjadi pada korosi logam dapat berupa evolusi hidrogen, reduksi oksigen yang terjadi pada larutan asam, larutan netral dan reduksi ion logam. (Pramana. 2012) 2.2. Green Inhibitor dan Pengendalian Korosi Inhibitor korosi adalah zat kimia dimana ketika ditambahkan dalam konsentrasi yang kecil ke suatu lingkungan dapat memperkecil antau mencegah terjadinya korosi (Roberge, 2000). Saat ini pengembangan terhadap green inhibitor atau inhibitor alami sangat diperlukan. Inhibitor jenis ini sangat menguntungkan dunia industri dikarenakan harganya yang relatif tidak mahal dan pengaplikasiannya yang ramah lingkungan. Efektifitas inhibitor ini sangat bergantung kepada komposisi kimia yang dimilikinya, struktur molekul, dan afinitasnya terhadap permukaan logam. Karena pembentukan lapisan merupakan proses adsorpsi, maka temperatur dan tekanan dalam sistem memegang peranan penting. Inhibitor organik akan teradsorpsi sesuai dengan muatan ion-ion inhibitor dan muatan permukaan (Nugroho, 2011). Mekanisme proteksi ekstrak bahan alam terhadap besi/baja dari serangan korosi diperkirakan hampir sama dengan mekanisme proteksi oleh inhibitor organik. Reaksi yang terjadi antara logam Fe2+ dengan medium korosif air laut yang mengandung ion-ion klorida yang terurai dari NaCl, MgCl, KCl akan bereaksi dengan Fe dan diperkirakan menghasilkan FeCl2. Jika ion klorida yang bereaksi semakin besar, maka FeCl2 yang terbentuk juga akan semakin besar. Ion



klorida pada reaksi di atas akan menyerang logam besi (Fe) sehingga besi akan terkorosi menjadi: 2Cl- + Fe3+  FeCl3 dan reaksi antara Fe2+ dengan inhibitor ekstrak bahan alam menghasilkan senyawa kompleks. Pada umumnya, senyawasenyawa organik yang dapat digunakan adalah senyawa-senyawa yang mampu membentuk senyawa kompleks baik kompleks yang terlarut maupun kompleks yang mengendap. Untuk itu diperlukan adanya gugus-gugus fungsi yang mengandung atom-atom yang mampu membentuk ikatan kovalen koordinasi, misalnya atom nitrogen, belerang, pada suatu senyawa tertentu. Produk yang terbentuk di atas mempunyai kestabilan yang tinggi dibanding dengan Fe saja, sehingga sampel besi/baja yang diberikan inhibitor ekstrak bahan alam akan lebih tahan (terproteksi) terhadap korosi. 2.3. Senyawa Fenolik Dalam senyawa fenolik, ada dua gugus utama dalam senyawa ini, yaitu : 1. Gugus fungsi alkohol 2. Gugus fungsi benzene Kedua gugus ini akan berikatan dengan satu sama lain dan akan membentuk senyawa kompleksnya jika berikatan dengan atom-atom yang bersifat elektromagnetif. Umumnya, senyawa fenolik meliputi aneka ragam senyawa yang berasal dari tumbuhan yang mempunyai ciri sama, yaitu cincin aromatik yang mengandung satu atau dua gugus OH. Senyawa fenolik di alam terdapat sangat luas, mempunyai variasi struktur yang berbeda-beda, mudah ditemukan di semua tanaman, daun, bunga, dan buah. Dalam keadaan murni, senyawa fenol berupa zat padat yang tidak berwarna, tetapi jika teroksidasi akan beruah menjadi gelap. Kelarutan fenol dalam air akan bertambah jika gugus hidroksil semakin bertambah. 2.4. Kelor (Moringa Oleifera) Mempertimbangkan hasil-hasil yang telah dicapai dari penelitianpenelitian sebelumnya berkenaan dengan penggunaan inhibitor korosi dengan bahan yang berasal dari alam, maka akan digunakan ekstrak daun kelor (Moringa Oleifera) dengan maksud untuk mengetahui efektifitas sebagai inhibitor ramah lingkungan.



Gambar 2. Daun kelor (Moringa Oleifera)



Kelor (Moringa oleifera) tumbuh dalam bentuk pohon, berumur panjang (perenial) dengan tinggi 7 - 12 m. Batang berkayu (lignosus), tegak, berwarna putih kotor, kulit tipis, permukaan kasar. Percabangan simpodial, arah cabang tegak atau miring, cenderung tumbuh lurus dan memanjang. Perbanyakan bisa secara generatif (biji) maupun vegetatif (stek batang). Tumbuh di dataran rendah maupun dataran tinggi sampai di ketinggian ± 1000 m dpl, banyak ditanam sebagai tapal batas atau pagar di halaman rumah atau ladang. (Krisnadi, 2007). Daun kelor menjadi sumber antioksidan alami yang baik karena kandungan dari berbagai jenis senyawa antioksidan seperti asam askorbat, flavonoid, phenolic dan karotenoid (Makkar dan Becker, 1997). Moringa Oleifera famili dari Moringaceae memiliki kandungan antioksidan diantaranya, saponin, alkaloids, fitosterols, tannins, fenolik dan flavonoid (Rajanandh et al., 2012). Pada penelitian yang dilakukan Rahmat (2009), daun kelor ini memiliki kadar air sebesar 75.08 %. Berdasarkan hasil analisis total fenol, diketahui bahwa kandungan fenol pada daun kelor adalah sebanyak 133.5919 mg/100g sampel segar dan 536.0831mg/100 g sampel kering. Kandungan flavonol dan flavones pada daun kelor dengan perhitungan menggunakan kurva standar berdasarkan wet basis (per 100 g sampel segar) adalah 117,95 mg. Konsentrasi flavonol dan flavone yang diperoleh berdasarkan dry basis (per 100 g sampel kering) adalah 473,33 mg. Kandungan flavonol dan flavone pada daun kelor dengan perhitungan menggunakan eksternal standar berdasarkan wet basis (per 100 g sampel segar) adalah 124.37 mg. Konsentrasi flavonol dan flavones yang diperoleh berdasarkan dry basis (per 100 g sampel kering) adalah 499.07 mg. 2.5 Pengaruh Kecepatan Fluida Terhadap Laju Korosi Laju korosi cenderung bertambah jika laju atau kecepatan aliran fluida bertambah besar. Hal ini karena kontak antara zat pereaksi dan logam akan semakin besar sehingga ion-ion logam akan semakin banyak yang lepas sehingga logam akan mengalami kerapuhan (korosi). (Kirk Othmer, 1965) 2.6. Penelitian Sebelumnya Penelitian sebelumnya mengenai penggunaan ekstrak alam sebagai green inhibitor telah banyak dilakukan. Penelitian oleh Gumelar (2011) menggunakan ekstrak the rosella (Hibiscus Sabdariffa) mendapatkan kadar inhibisi yang baik dengan laju korosi 4,4 mpy adalah penambahan 2 mL ekstrak. Nugroho (2011) menggunakan ekstrak ubi ungu sebagai inhibitor sebesar 2 mL untuk mendapatkan laju korosi 2,1 mpy. Sedangkan Pramana (2012) menggunakan penambahan 3 mL ekstrak daun beluntas untuk mendapatkan laju korosi 0,89 mpy selama perendaman 216 jam.



Comment [dd1]: Kayaknya ini ga begitu diperlukan



Pada penelitian ini akan menggunakan ekstrak daun kelor sebagai green inhibitor baja API 5L grade B dengan variabel kadar ekstrak dan laju agitasi pada kondisi air laut. BAB 3. METODE PENELITIAN Metode penelitian yang akan dilakukan digambarkan secara sederhana dalam diagram alir berikut :



Gambar 3. Diagram Alir Penelitian Green Inhibitor Ekstrak Daun Kelor 1. Studi Literatur Mencari serta mengumpulkan referensi, baik berupa buku, jurnal ilmiah, maupun laporan tugas akhir, yang berkaitan dengan peneltian ini, yaitu yang berkenaan dengan korosi, inhibitor organik, dan daun kelor. 2. Preparasi a. Preparasi spesimen Spesimen yang digunakan berupa baja API 5 L grade B, yang umumnya digunakan pada pipa-pipa migas (minyak bumi dan gas). Preparasi dilakukan dengan cara menghubungkan baja dengan kawat dan dilapisi dengan resin, menyisakan satu sisi yang tidak tercoating.



Pada bagian tersebut kemudian diratakan dengan cara grinding tangan menggunakan abrasive paper grade 80-2000. b. Preparasi kondisi lingkungan Kondisi lingkungan penelitian adalah air laut dengan kandungan 3,5% NaCl. Preparasi air dilakukan dengan cara mencampurkan garam NaCl padat ke dalam air, dengan berat NaCl adalah 3,5% dari berat air. c. Preparasi inhibitor. Bahan inhibitor yang digunakan adalah ekstrak daun kelor (Moringa Oleifera). Metode ekstraksi yang dilakukan menggunakan metode maserasi. Pembuatan ekstrak dilakukan dengan merendam simplisia daun kelor selama 24 jam dengan komposisi 100 gram simplisia dalam 1 liter aquades steril atau etanol. Kemudian dilakukan evaporasi untuk memisahkan pelarut dengan hasil ekstraksi. Temperature yang dipilih dalam proses evaporasi adalah 900-1000C. Inhibitor yang digunakan dalam penelitin ini dilarutkan ke dalam air laut dengan kadar 600 ppm, 800 ppm, 1200 ppm. 3. Pengujian laju korosi Pengujian laju korosi menggunakan metode polarisasi Tafel, Weight loss, dan EIS. Metode Polarisasi Tafel memiliki standar rangkaian : specimen holder, electrode standard (calomel, Hg/Hg2Cl2), auxiliary electrode (Pt), dan working electrode.



Gambar 4. Rangkaian Percobaan Metode Tafel Pengujian ini juga menggunakan metode weightloss test. Metode ini menggunakan prinsip kehilangan berat pada spesimen selama proses korosi. Metode ini menggunakan magnetic strirer sebagai pengaduk. Selanjutnya magnetic stirer dihidupkan dan perendaman dilakukan selama 7 hari. Setelah waktu tercapai, sampel logam besi selanjutnya dibersihkan, dikeringkan dan ditimbang. Percobaan diulangi dengan menambahkan inhibitor (ekstrak daun kelor) dan mengubah laju agitasi dengan berbagai



Comment [dd2]: Sebenernya ada cara yang lebih mudah, yaitu pickling, sebutkan juga API 5L nya berapa ukurannya



Comment [dd3]: Buat ini jadi 1 minggu, soaln klo Cuma sehari hasilnya ga gitu banyak antioksidannya



variasi, 40 rpm, 80 rpm dan 120 rpm. Penghitungan hasil laju korosi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: dengan: R = laju korosi (cm/tahun) W = kehilangan berat (gram) D = densitas logam (g/cm3) A = luas spesimen logam (cm2) T = waktu kontak (tahun) Metode EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy) digunakan untuk mengetahui bentuk perlindungan ekstrak daun kelor sebagai inhibitor pada baja API 5L grade B. 4. Pengujian SEM Pengujian SEM dilakukan untuk mengamati profil permukaan yang terkorosi dan lapisan pasif yang dibentuk karena penambahan inhibitor.



Gambar 5. Peralatan Pengujian SEM 5. Pengujian XRD Pengujian XRD dilakukan untuk mengetahui senyawa yang terbentuk pada lapisan pasif karena penambahan inhibitor dan senyawa korosi yang terbentuk.



Gambar 6. Peralatan Pengujian XRD



BAB 4. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN 4.1. Anggaran Biaya Tabel 1. Anggaran Biaya No Jenis Pengeluaran 1 Peralatan penunjang 2 Bahan habis pakai 3 Perjalanan Lai-lain, administrasi, publikasi, seminar, 4 laporan Jumlah



Biaya (Rp) Rp 3.000.000,00 Rp 4.200.000,00 Rp 3.000.000,00 Rp 1.800.000,00 Rp 12.000.000,00



4.2. Jadwal Kegiatan Tabel 2. Jadwal Kegiatan No 1 2 3 4



Kegiatan



Pembelian Alat dan Bahan



6



Preparasi dan Eksperimen



8 9 10 11



2



3



4



Bulan 2 Bulan 3 Bulan 4 Bulan 5 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4



Pengkajian Masalah Studi Literatur Penentuan Metode Penelitian Perancangan Eksperimen



5



7



Bulan 1 1



Pengujian SEM dan XRD Analisis Hasil Penarikan Kesimpulan Pembuatan Laporan Pembimbingan Dosen DAFTAR PUSTAKA A. Groysman. 2010. Corrosion for Everybody. Springer Science + Bussines Media B. V. Bentiss, F., M. Traisnel, H. Vezin, H. F. Hildebrand and M. Lagrenee, 2004, 2,5-Bis(4dimethylaminophenyl)-1,3,4-oxadiazole and 2,5-bis(4-



dimethylaminophenyl)-1,3,4thiadiazole as Corrosion Inhibitors For Mild Steel in Acidic Media, Corros.Sci.,46, 2781-2792. Gumelar, Agung Akhmad. 2011. Studi Pengaruh Konsentrasi Ekstrak Teh Rosella (Hibiscus Sabdariffa) sebagai Green Corrosion Inhibitor untuk Material Baja Karbon Rendah di Lingkungan NaCl 3,5% pada Temperatur 50 Derajat Celcius. Depok : Universitas Indonesia Hermawan, Beni. 2007. Ekstrak Bahan Alam sebagai Alternatif Inhibitor Korosi. http://www.chem-is-try.org/ artikel_kimia/berita/ ekstrak_ bahan_ alam_ sebagai _alternatif_inhibitor_korosi/ (diakses tanggal 10 September 2014, jam 11.44 WIB) Jones, D.A. 1996. Principles and Prevention of Corrosion 2nd. Ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall Kirk-Othmer. 1965. Encyclopedia of Chemical Technology Volume 6. New York : Interscience Publishers Krisnadi. A. Dudi. 2007. Kelor Super Nutrisi. http://kelorina.com/. (diakses tanggal 12 September 2014 jam 07.31 WIB) Lopez, D. A., W. H. Schreiner, S. R. de Sanchez and S. N. Simison, 2004, The Influence of Inhibitors Molecular Structure and Steel Microstructure on Corrosion Layers in CO2 Corrosion: An XPS and SEM Characterization, Appl. Surf. Sci., 236, 7797. Makkar H, Becker K (1997). Nutrients and anti-quality factors in different morphological parts of the Moringa oleifera tree. J. Agri. Sci. Cambridge. 128: 311322. Nugroho, Adhi. 2011. Pengaruh Penambahan Organik Ekstrak Ubi Ungu terhadap Laju Korosi pada Material Baja Low Carbon di Lingkungan NaCl 3.5%. Depok : Universitas Indonesia Pramana, Rakhman Indra. 2012. Studi Ekstrak Daun Beluntas (Pluchea Indica Less.) sebagai Inhibitor Korosi Ramah Lingkungan terhadap Baja Karbon Rendah di Lingkungan 3,5% NaCl. Depok : Universitas Indonesia Rahmat, Hardianzah. 2009. Identifikasi Senyawa Flavonoid pada Sayuran Indegenous Jawa Barat. Bogor : Institut Pertanian Bogor Rajanandh, M., Satishkumar, M., Elango, K and Suresh, B. 2012. Moringa oleifera Lam. A Herbal Medicine for Hyperlipidemia: A pre-clinical Report. Department of Pharmacology, J.S.S University, India. 603 203. Roberge, P.R. 2010. Handbook of Corrosion Engineering. New York : McGraw Hil Suherman, Wahid. 1991. Ilmu Logam II. Surabaya : Jurusan Teknik Mesin ITS Surabaya Sudrajat dan Ilim. 2006. Studi Penggunaan Inhibitor Organik yang Mengandung Nitrogen dari Ekstrak Bahan Aam terhadap Laju Korosi Baja Lunak dengan Metode Gravimetri. Bandar Lampung : Universitas Lampung