PEMANFAATAN BIO INHIBITOR DAUN SUKUN TERHADAP LAJU KOROSI PADA BAJA API 5L GRADE

B DI LINGKUNGAN 3,5 % NaCl DAN 1 M H2SO4

Oleh : Dosen Pembimbing :

Fathan Nadhir Prof. Dr. Ir. Sulistijono, DEA.

2710100104

Industri migas tidak dapat lepas dari permasalahan korosi

Biaya yang mahal untuk penanganan korosi

1

• Bagaimana efisiensi inhibitor daun sukun di dalam media korosif 3.5% NaCl dan 1 M H2SO4 terhadap laju korosi baja karbon rendah API 5 L Grade B dengan konsentrasi 0 ppm, 100 ppm, 200 ppm, 300ppm, 400ppm, dan 500 ppm.

2

• Bagaimana mekanisme inhibisi dari inhibitor daun sukun yang diaplikasikan pada baja karbon rendah API 5 L Grade B dalam media korosif 3.5% NaCl dan 1 M H2SO4.

Tingkat kehalusan permukaan tiap material dianggap homogen

Dimensi pada tiap material dianggap homogen

Perubahan volume, temperatur, tekanan dan pH larutan elektrolit dapat diabaikan

• Menganalisa efisiensi inhibitor daun sukun pada baja karbon rendah API 5L Grade B dengan konsentrasi yang berbeda yaitu 0 ppm, 100 ppm, 200 ppm, 300 ppm, 400 ppm, dan 500 ppm dalam media korosif 3.5% NaCl dan H2SO4 1 M

1

• Menganalisa mekanisme inhibisi dari inhibitor daun sukun yang diaplikasikan pada baja karbon rendah API 5L Grade B

2

• Memanfaatkan daun sukun sebagai alternatif inhibitor yang digunakan pada baja karbon yang digunakan pada industri 1

• Memberikan motivasi bagi peneliti lainnya agar terus menggali potensi senyawa-senyawa organik dari bahan alam khususnya di Indonesia yang mempunyai kelimpahan sumber daya alam

2

Korosi pada Pipelines Industri Minyak dan Gas

Pada pipa industri minyak dan gas terdapat air, garam CO2, H2S atau bahkan bahan abrasif (pasir) yang berpotensi untuk korosi internal (Roberge,2000).

• API spec 5L adalah berisi standard spesifikasi

untuk pipa yang bisa dipakai untuk pengiriman

gas, air dan minyak didalam gas alam dan

industri perminyakan.

• Termasuk dalam jenis pipa ini adalah jenis pipa

tanpa las (seamless pipe) dan jenis pipa las

(welded pipe)

Elemen Kadar (%)

Carbon 0.22

Mangan 1.2

Phospor 0.025

Sulfur 0.015

Titanium 0.04

Pipa API 5 L banyak digunakan dalam industri

minyak dan gas baik onshore maupun offshore.

Maksud dari API 5 L Grade B adalah:

API : American Petroleum Institute

5 : Seri yang digunakan untuk Tubular

Goods (ex: Casing, Tubing, Pipeline)

L : Line Pipe

B : Grade yang berhubungan dengan sifat

mekanik material dan komposisi

kimianya

Menurut Roberge (2000) klasifikasi inhibitor berdasarkan reaksi yang dihambat :

– Inhibitor Katodik : bekerja dengan menghambat reaksi reduksi. Molekul organik bermuatan netral teradsorbsi di permukaan logam sehingga mengurangi akses ion hidrogen menuju permukaan elektroda.

– Inhibitor Anodik : inhibitor menghambat reaksi oksidasi. Molekul organik teradsorpso di permukaan logam akibatnya laju korosi menurun.

– Inhibitor campuran : campuran dari inhibitor anodik dan katodik.

• Memberikan efek terhadap sisi anodik dan

katodik

• Melindungi dengan membentuk lapisan

yang bersifat hydrofobik sebagai adsorpsi

ion inhibitor oleh permukaan logam.

• Terdapat 3 jenis adsorpsi :

– Physical adsorption

– Chemisorption

– Film forming

Ekstrak tumbuhan

memiliki senyawa

antioksidan seperti

fenolik, alkaloid, flavonoid,

tannin.

Senyawa tersebut mengandung

unsur-unsur N, O, P, S yang

mampu membentuk lapisan

pelindung (protective film)

melalui adsorpsi ion-ion ke

permukaan logam

Bahan alam dipilih sebagai

alternatif karena mudah

didapatkan, aman, bersifat

biodegradable, biaya murah,

dan ramah lingkungan

Daun tanaman sukun mengandung

beberapa zat berkhasiat seperti

saponin, polifenol, asam hidrosianat,

asetilcolin, tanin, riboflavin, phenol.

Daun tanaman ini juga mengandung

quercetin, champorol dan

artoindonesianin. Dimana

artoindonesianin dan quercetin

adalah kelompok senyawa dari

flavonoid (Soemyarso,2007)

Ekstrak tumbuhan daun sukun dengan variasi konsentrasi 0, 100, 200, 300,

400, dan 500 ppm

Larutan elektrolit NaCl 3.5% dan

H2SO4 1 M

API 5L Grade B

Padatan NaCl NaCl Ditimbang

sebanyak 35 gram

Dimasukkan ke dalam labu ukur

1000 ml dan diencerkan

dengan aquades sampai tanda

batas

Larutan 3,5 % NaCl

H2SO4 1 M

Larutan H2SO4 Siapkan 54,64 mL larutan H2SO4 98%

Dimasukkan ke dalam labu ukur

1000 ml dan diencerkan dengan

aquades sampai tanda batas

Larutan H2SO4 1 M

Preparasi Spesimen Uji EIS

Pemotongan spesimen dengan

dimensi Ø 10 mm x3 mm

Disambung dengan kawat tembaga yang

tidak terekspos lingkungan

yang dibungkus

dengan selang plastik

Spesimen di moulding

dengan resin epoksi

kemudian dihaluskan

dengan kertas gosok hingga grade 1000

Preparasi Spesimen Weight Loss

Menghaluskan permukaan dengan kertas gosok hingga rata dan bersih pada

semua sisinya

Spesimen dibor dengan diameter mata bor 3 mm

Memotong spesimen dengan dimensi 20x20x3

mm

Preparasi Inhibitor

Keringkan daun sukun sampai kadar air < 5%

Haluskan daun sukun yang telah kering menggunakan blender hingga seperti powder

Dimaserasi dengan methanol 70% selama 3 x 24 jam

Hasil rendaman disaring menggunakan kertas saring untuk di evaporasi

Hasil penyaringan diuapkan dengan rotary evaporator untuk mendapatkan ekstrak.

Pengujian Flavonoid Total

Pengujian ini bertujuan untuk

mengethaui kadar flavonoid dalam

daun sukun yang akan digunakan

sebagai inhibitor serta senyawa

flavonoid yang terdapat dalam daun

sukun.

Pengujian Weight Loss

• Mengetahui besaran laju korosi (mpy) pada suatu

material berdasarkan pengurangan berat awal

dan berat akhir.

• Serta efisiensi inhibitor yang menunjukkan

prosentase penurunan laju korosi akibat

penambahan inhibitor.

Pengujian EIS

Suatu metode untuk menganalisis respon

suatu elektroda terkorosi terhadap suatu

sinyal potensial AC pada amplitude

rendah dari rentang frekuensi yang sangat

lebar. EIS digunakan untuk menentukan

parameter kinetika elektrokimia

berkaitan dengan unsur-unsur listrik

seperti tahanan, R, kapasitansi, C, dan

induktansi, L. Dari hasil pengujian EIS

dapat diketahui mekanisme inhibisi antar

muka logam dengan inhibitor.

Pengujian FTIR dilakukan untuk

mengetahui gugus fungsional

pada ekstrak daun sukun dan

untuk mengetahui apakah inhibitor

daun sukun dapat teradsorpsi

pada permukaan logam untuk

memberikan perlindungan

terhadap korosi.

Pengujian FTIR

Hasil Pengujian Flavonoid Total

No Sample (g) Absorbansi % Flavonoid

1 1.0435 0.42102 0.5

2 1.0311 0.42298 0.51

Hasil Spektrum UV-Vis

pada daun sukun

Hasil Pengujian Weight Loss

Laju korosi tertinggi berada

pada konsentrasi 0 ppm atau

tanpa penambahan inhibitor

yaitu sebesar 4.7155 mpy,

sedangkan laju korosi terendah

berada pada konsentrasi 300

ppm yaitu sebesar 0.8534 mpy.

Grafik pengaruh konsentrasi terhadap laju korosi

pada larutan NaCl 3.5%

Efisiensi inhibitor tertinggi

berada pada konsentrasi 300

yaitu sebesar 77.9589%.

Grafik pengaruh konsentrasi terhadap efisiensi

inhibitor pada larutan 3.5% NaCl

Grafik pengaruh konsentrasi terhadap laju

korosi pada larutan 1 M H2SO4

Laju korosi tertinggi berada

pada konsentrasi 0 ppm

yaitu sebesar 2273.366

mpy, sedangkan laju korosi

terendah berada pada

konsentrasi 500 ppm yaitu

sebesar 796.806 mpy.

Efisiensi inhibitor tertinggi

berada pada konsentrasi 500

yaitu sebesar 62.0383%.

Grafik pengaruh konsentrasi terhadap

efisiensi inhibitor pada larutan 1 M H2SO4

Hasil Pengujian EIS

Kurva Nyquist Baja API 5L grade B pada

konsentrasi inhibitor 0 ppm dan 500 ppm

dalam larutan 1 M H2SO4

Kurva Nyquist Baja API 5L grade B pada

konsentrasi inhibitor 0 ppm dan 300 ppm

dalam larutan 3.5% NaCl

Untuk mengetahui mekanisme inhibisi dari inhibitor

daun sukun parameter-parameter elektrokimia

dalam EIS dapat dijelaskan dalam bentuk rangkaian

listrik yang disebut equivalent circuit. Grafik dari

hasil EIS mulanya diekspor ke software ZMAN.

Kemudian dilakukan fitting untuk menentukan jenis-

jenis impedansi yang terjadi pada saat kapasitor

elektrokimia bekerja yaitu dengan memilih jenis

elemen sirkuit yang cocok dengan sistem. Pilihan

jenis elemen sirkuit yang ada antara lain R-resistor,

C-kapasitor, L-Induktor, CPE-Constant Phase

element, W-Warburg dan lain-lain.

Hasil Fitting H2SO4

Hasil Fitting NaCl

Parameter

Elektrokimia

Konsentrasi (ppm)

0 500

Rs (ohm) 1.885 2.01

Qydl (µF) 165.884 140.532

Qadl 0.871 0.899

Rp (ohm) 11.979 35.959

Qy2 (µF) 6.343µ 1.39µ

Qa2 2.946 2.512

efisiensi inhibitor daun sukun

dalam larutan 1 M H2SO4 pada

konsentrasi 500 ppm yaitu

sebesar 66.687%

Equivalent Circuit

H2SO4

Parameter

Elektrokimia

Konsentrasi (ppm)

0 300

Rs (ohm) -26.076 -29.452

C1 (µF) 2.407m 1.943m

Rct (ohm) 302.894 450.89

L1 117.475µ 150.046µ

R1 (ohm) 331.106 361.121

C2 (µF) 5.692 -7.681m

R2 (ohm) 9.408 -53.211

efisiensi inhibitor daun sukun dalam

larutan 3.5% NaCl pada konsentrasi

300 ppm yaitu sebesar 32.823%

Equivalent Circuit

NaCl

Hasil Pengujian FTIR

Grafik spektra FTIR ekstrak daun sukun

Grafik spektra FTIR baja API 5L

grade B setelah perendaman di

1 M H2SO4

Grafik spektra FTIR baja API 5L

grade B setelah perendaman di

3.5% NaCl

Spektra FTIR ekstrak daun sukun dan Baja API 5L grade B setelah

perendaman

No

Bilangan

Gelombang

daun sukun

(cm-1)

Bilangan

Gelombang

Tabel

Korelasi

(cm-1)

Perkiraan Gugus

Fungsi

1 3252.4 3200-4000 O-H dan N-H

(Amina)

2 2926.65 2800-3000 C-H stretch

(aromatic)

3 1597.33 1450-1600 C=C stretch

(aromatic)

4 1396.51 1150-1490 C-H (Methyl)

5 1031.3 1020-1310 C-O (Ether aromatic)

Tabel analisa FTIR dengan IR Table

Reference

Ekstrak daun sukun memiliki gugus

O-H, C=C dan C-H dan C-O,

sehingga diperkirakan bahwa

golongan senyawa aktif pada

ekstrak daun sukun merupakan

senyawa aromatik atau fenolik

yaitu suatu jenis dari golongan

senyawa flavonoid dan tripernoid.

Gugus OH dari Fenol memegang

peranan penting untuk mencegah

terjadinya oksidasi dengan

menangkap radikal bebas

sehingga bisa disimpulkan bahwa

ekstrak daun sukun adalah jenis

inhibitor organik.

Kesimpulan1. Penambahan inhibitor daun sukun dalam lingkungan 1M H2SO4 dan

3.5% NaCl dapat menurunkan laju korosi pada baja API 5L Grade B.

Pada lingkungan lingkungan 1M H2SO4 laju korosi pada konsentrasi 500

ppm daun sukun adalah sebesar 863.008 mpy dan 2273.366 mpy saat

tidak ditambahkan inhibitor dengan efisiensi inhibitor sebesar 66.687%.

Sedangkan untuk konsentrasi 300 ppm dalam larutan 3.5% NaCl laju

korosi baja API 5L Grade B sebesar 0.8534 mpy dan 3.872 mpy kondisi

tanpa inhibitor dengan efisiensi inhibitor sebesar 77.958%.

2. Mekanisme inhibisi dari inhibitor daun sukun pada penelitian ini dalam

larutan 1M H2SO4 dan 3.5% NaCl adalah inhibitor adsorpsi yang memiliki

ikatan yang sangat lemah atau dapat disebut physical adsorption. Hal ini

dibuktikan dari equivalent circuit pada EIS terjadi kenaikan nilai Rct dan

pada FTIR tidak terdapat ikatan yang terbentuk antara inhibitor dengan

logam. Sehingga inhibitor hanya berikatan secara fisik saja pada logam.

Saran

1. Perlu adanya variasi temperatur dan kecepatan aliran fluida pada

pengujian selanjutnya karena penggunaan inhibitor tidak hanya di

daerah fluida statis saja tetapi juga fluida dinamis.

2. Perlu adanya percobaan pada konsentrasi inhibitor yang lebih tinggi

sehingga dapat diketahui konsentrasi optimum untuk menurunkan

laju korosi.