Studi Pengaruh Konsentrasi Ekstrak Kulit Manggis Sebagai Inhibitor Korosi
Untuk Pipa Baja API-5L Pada Lingkungan Air Terproduksi
Febbyka Rachmanda, Johny Wahyuadi Soedarsono
Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok
ABSTRAK
Korosi merupakan penyebab utama kegagalan dalam industri minyak dan gas bumi. Mengisolir logam dari bahan korosi merupakan adalah cara yang paling efektif untuk mencegah korosi pada industri ini. Penggunaan inhibitor korosi alami menjadi alternatif baru untuk mencapai tujuan tersebut. Bahan alam dipilih sebagai alternatif karena bersifat aman, mudah didapatkan, bersifat biodegradable, biaya murah, dan ramah lingkungan.
Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari perilaku inhibisi ekstrak kulit manggis pada pipa baja API-5L di lingkungan air terproduksi dan dibandingkan dengan inhibitor kimia dengan menggunakan metode kehilangan berat. Parameter elektrokimia dievaluasi dengan menggunakan metode EIS dan metode FTIR dilakukan untuk mengidentifikasi gugus aktif yang bekerja. Ekstrak kulit manggis dipilih sebagai inhibitor korosi karena mengandung senyawa antioksidan yang dapat menghambat laju korosi. Hasil penelitian menunjukkan ekstrak kulit manggis dan inhibitor kimia merupakan inhibitor korosi yang sangat efektif untuk pipa baja API-5L di lingkungan air terproduksi karena dapat menurunkan laju korosi secara signifikan. Efisiensi inhibisi ekstrak kulit manggis sebesar 58 – 92% dengan penambahan 2 – 10 ml ekstrak kulit manggis. Ekstrak kulit manggis bekerja dengan membentuk suatu lapisan tipis (terlihat maupun tidak terlihat secara kasat mata) atau senyawa kompleks, yang mengendap (adsorpsi) pada permukaan logam sebagai lapisan pelindung yang dapat menghambat reaksi logam tersebut dengan lingkungannya. Mekanisme ini juga didukung dengan meningkatnya nilai tahanan polarisasi dari permukaan baja setelah ditambahakan inhibitor.
Kata kunci : Inhibitor korosi, Kulit manggis, Metode kehilangan berat, adsorpsi, pengaruh konsentrasi
ABSTRACT
Corrosion is the major cause failure in oil and gas industry. Isolate the metal from corrosion of materials is the most effective way to prevent corrosion for this industry. The use of green corrosion inhibitor become a new alternative to achieve that goal. Green inhibitor chosen as an alternative because it is safe, easily available, biodegradable, low cost, and environmentally friendly.
This study was conducted to study the inhibition behavior of pericarp of mangosteen extract for API-5L pipe steel in produced water environment and compared with chemical inhibitor using the weight loss method Electrochemical parameters are evaluated using EIS method and FTIR method to identify functional group that works. Pericarp of mangosteen extract is selected as corrosion inhibitor because they contain antioxidant compounds that can inhibit the corrosion rate. Result showed pericarp of mangosteen extract and chemical inhibitor is highly effective corrosion inhibitor for API-5L pipe steel in produced water environment because it can inhibit the corrosion rate significantly. Inhibition efficiency for pericarp of mangosteen is 58 -
92% with addition of pericarp of mangosteen extract of 2 -10 ml. Pericarp of mangosteen works by forming a thin layer (visible or not visible by naked eye) or complex compounds, which settles (adsorption) to metal surfaces as a protective layer that can inhibit the reaction of the metal with its environment. This mechanism is also supported by the increased value of the polarization resistance of the steel surface after addition of inhibitor.
Keywords: corrosion inhibitor, pericarp of mangosteen, weight loss method, adsorption, effect of concentration
PENDAHULUAN
Di Indonesia, energi minyak dan gas masih menjadi andalan utama perekonomian Indonesia, baik sebagai penghasil devisa maupun pemasok kebutuhan energi dalam negeri. Pembangunan prasarana dan industri yang sedang giat-giatnya dilakukan di Indonesia, membuat pertumbuhan konsumsi energi rata-rata mencapai 7% dalam 10 tahun terakhir[1]. Hal ini membuat Industri migas semakin meningkat seiring dengan kebutuhan pasar dan peningkatan kebutuhan energi yang dibutuhkan oleh penduduk Indonesia. Peningkatan industri migas ini perlu ditunjang dengan kelayakan peralatan-peralatan penunjang produksi. Hal ini bertujuan agar setiap proses produksi dapat berjalan dengan baik dan distribusi dapat dilakukan dengan baik sesuai dengan permintaan pasar. Korosi merupakan penyebab utama kegagalan dalam industri migas, menurut estimasi (Oil Field Corrosion Detection and Control Handbook ) 80% kegagalan dikarenakan oleh faktor korosi[2]. Hal ini menunjukkan betapa besarnya pengaruh korosi terhadap kegagalan material pada industri migas.
Korosi pada logam adalah hal yang tidak dapat dihindari tetapi proses tersebut dapat diminimalisir dengan proteksi logam atau pengendalian laju korosi. Salah satu cara mengendalikan laju korosi adalah dengan menambahkan inhibitor korosi ke logam yang akan kita lindungi. Penggunaan inhibitor adalah salah satu cara yang efektif untuk mengendalikan laju korosi. Inhibitor korosi merupakan suatu zat kimia yang bila ditambahkan ke dalam suatu lingkungan tertentu dapat menurunkan laju penyerangan lingkungan itu terhadap suatu logam [5]. Berdasarkan bahan dasarnya, inhibitor terdiri dari komponen senyawa organik dan anorganik, dan mereka biasanya larut dalam lingkungan cair[3]. Senyawa anorganik biasanya mengandung silikat, borat, tungstat, molibdat, fosfat, kromat, dikromat, dan arsenat merupakan jenis bahan kimia yang berbahaya, mahal dan tidak ramah lingkungan.[4]. Hal ini menyebabkan penggunaan inhibitor anorganik mulai diminimalisir oleh industri. Pengunaan inhibitor ini dapat menyebabkan polusi pada lingkungan dan dapat berdampak pada makhluk hidup. Oleh karena
itu, penggunaan inhibitor ekstrak dari bahan alam (organik) dipilih karena bersifat aman, mudah didapatkan, bersifat biodegradable, biaya murah, dan ramah lingkungan[5-7]. Pada umumnya, jenis inhibitor organik yang digunakan tersebut mengandung senyawa-senyawa antioksidan. Secara kimia, pengertian senyawa antioksidan adalah senyawa pemberi elektron. Antioksidan bekerja dengan cara mendonorkan elektronnya kepada senyawa yang bersifat oksidan, sehingga aktivitas senyawa oksidan tersebut bisa dihambat.[8]. Senyawa antioksidan didefinisikan sebagai senyawa yang dapat menunda, memperlambat, dan mencegah proses oksidasi[8]. Oleh karena itu, senyawa tersebut dapat diasumsikan dapat menghambat laju korosi.
Kulit buah manggis setelah diteliti mengandung beberapa senyawa dengan aktivitas farmakologi misalnya anti inflamasi, antihistiamin, anti bakteri, anti jamur, dan juga antioksidan. Senyawa yang memiliki pengaruh tersebut adalah senyawa golongan xanthone, xanthone mempunyai antioksidan yang sangat tinggi. Hyun-Ah Jung et. al. (2006)[9] telah menemukan kandungan dari kulit manggis yaitu oxygenated prenylated xanthones, 8-hydroxycudraxanthone G (1) and mangostingone [7methoxy2(3methyl2butenyl)8(3methyl2oxo3butenyl) -1,3,6-trihydroxyxanthone, (2)], bersama dengan 12 senyawa xanthone yang telah diketahui, cudraxanthone G (3), 8-deoxygartanin (4), garcimangosone B (5), garcinone D (6), garcinone E (7), gartanin (8), 1-isomangostin (9), R-mangostin (10), ç-mangostin (11), mangostinone (12), smeathxanthone A (13), dan tovophyllin A. Yang berperan aktif memberikan aktivitas antioksidan adalah senyawa nomer 1, 8, 10, 11, dan 13. Selain itu, berdasarkan penelitian I.B. Obot et al., (2010) [10], senyawa xanthone memiliki kemampuan sebagai inhibitor korosi yang sangat baik pada lingkungan asam sulfida. Efisiensi inhibitor meningkat seiring meningkatnya konsentrasi dari inhibitor yang diberikan.
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah mengetahui peran kulit manggis dalam pencegahan korosi yang terjadi pada baja API-5L dengan lingkungan air terproduksi. Dalam penilitian ini, diharapkan mendapatkan konsentrasi optimum beserta efisiensi inhibitor ekstrak kulit manggis dalam menghambat proses korosi. Selanjutnya, penelitian ini akan mempelajari mekanisme penghambatan korosi yang terjadi. Apabila penelitian ini berhasil, ekstrak kulit manggis dapat dijadikan alternatif inhibitor organik yang dapat dikembangkan menjadi lebih baik di industri minyak dan gas.
METODE PENELITIAN
Pada penelitian ini dilakukan pengukuran laju korosi dengan metode kehilangan berat (weight loss). Sampel baja yang digunakan adalah pipa baja API-5L dengan nominal komposisi dapat dilihat pada Tabel 1. Sampel tersebut dipotong memanjang menjadi berukuran 25 mm x 20 mm x 3 mm sebanyak 33 buah. kemudian dibor dengan mata bor berdiameter 2 mm pada bagian atas untuk menggantungkan sampel dengan benang. Sampel diamplas untuk menghilangkan oksida yang ada di permukaan sampel. Sampel di foto untuk mendapatkan data visual sampel sebelum dilakukan pencelupan kemudian masing-masing sampel ditimbang berat awalnya menggunakan timbangan digital.
Tabel 1. Komposisi Pipa Baja API-5L Komposisi Kimia (%) C Si S P Mn Ni Cr 0,148 0,198 0,004 0,012 0,425 <0,005 0,010 Mo Ti Cu Nb V Al Fe 0,008 <0,002 0,007 <0,002 <0,002 0,002 Balance
Dalam penelitian ini digunakan 2 jenis inhibitor yaitu inhibitor organik ekstrak kulit manggis dan inhibitor kimia X. Kulit buah manggis kering dihancurkan sehingga menjadi bubuk. 50 gram dimasukan ke dalam beaker glass kedap udara dan direndam dengan etanol sebanyak 500 ml dengan temperatur ruang selama 48 jam. Setelah direndam, saring air rendaman dengan menggunakan kertas saring kemudian dimasukkan ke dalam kemasan kaca. Untuk inhibitor kimia X langsung didapatkan dari perusahaan X dimana fungsinya sebagai pembanding dengan inhibitor ekstrak kulit manggis. Inhibitor tersebut ditambahkan ke dalam air terproduksi sebanyak 520 ml dengan variabel konsentrasi yang berbeda yaitu 2 ml, 4 ml, 6 ml, 8 ml, dan 10 ml dan direndam selama 5 hari. Pengukuran pH dan potensial dilakukan pada awal dan akhir dari perendaman. Setelah perendaman selama 5 hari, sampel dicuci berdasarkan standar NACE RP0775-2005[11] kemudian difoto dan ditimbang berat akhirnya. Pengujian komposisi air yang dilakukan adalah pengujian LSI (Langelier Saturation Index) menggunakan standar ASTM D3739 – 06[12]. Pengujian FTIR dilakukan menggunakan spektometer Spectrum 2 dari Perkin Elmer pada interval panjang gelombang 4000 – 450 cm-1. Pengujian dilakukan pada 4 sampel uji yaitu terdiri dari ekstrak kulit manggis, inhibitor kimia X, air terproduksi murni, dan air terproduksi yang telah ditambahkan ekstrak kulit manggis. EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy) dilakukan untuk mengidentifikasi mekanisme korosi yang terjadi. Pengukuran
impedansi elektrokimia dilakukan pada kondisi potensiostatik dengan menggunakan AUTOLAB potentiostat yang dilengkapi software NOVA 1.8. Terdapat 2 sampel baja yang diuji yaitu sampel baja yang direndam selama 24 jam dengan dan tanpa penambahan inhibitor ekstrak kulit manggis.
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Dengan menggunakan LENNTECH Calculator[13] data-data pengujian komposisi air terproduksi menghasikan perhitungan LSI dan RSI. Dari perhitungan LSI, didapatkan indeks sebesar 0,38. Menurut LENNTECH Calculator, berdasarkan Langelier (1936) dengan nilai LSI tersebut maka air akan jenuh akibat kalsium karbonat dan kerak akan terbentuk, dan menurut Carrier (1965) akan sedikit terbentuk kerak dan korosif. Untuk perhitungan RSI, didapatkan indeks sebesar 6,5. Menurut LENNTECH Calculator, berdasarkan Ryznar (1942) maka air dengan nilai RSI ini tidak menyebabkan korosi yang berbahaya, dan berdasarkan Carrier (1965) maka air dalam kondisi sedikit kerak atau korosi.
Penampakan visual sampel baja API-5L sebelum, setelah perendaman dan pembersihan dapat dilihat pada Tabel 2, Tabel 3 dan Tabel 4.
Tabel 2. Sampel Sebelum Dilakukan Perendaman Tanpa Inhibitor Inhibitor 2 ml Inhibitor 4 ml Inhibitor 6 ml Inhibitor 8 ml Inhibitor 10 ml
Tabel 3. Sampel Setelah Dilakukan Perendaman Dengan Inhibitor Ekstrak Kulit Manggis Tanpa Inhibitor Inhibitor 2 ml Inhibitor 4 ml Inhibitor 6 ml Inhibitor 8 ml Inhibitor 10 ml
Tabel 4. Sampel Inhibitor Ekstrak Kulit Manggis Setelah Dibersihkan dan Dikeringkan Tanpa Inhibitor Inhibitor 2 ml Inhibitor 4 ml Inhibitor 6 ml Inhibitor 8 ml Inhibitor 10 ml
Pada foto hasil pengamatan visual sampel sebelum perendaman pada Tabel 3, terlihat sampel masih bersih namun terdapat banyak goresan akibat proses pengamplasan. Larutan uji yaitu air terproduksi pun masih bening. Setelah perendaman, permukaan sampel pada sistem yang tidak terinhibisi mengalami korosi seragam terutama pada bagian permukaan dan bagian pinggir dari sampel yang menghasilkan scale sebagai produk korosi seperti pada Tabel 3. Semakin banyak penambahan volume inhibitor membuat benda uji semakin bersih dari produk karat, hal ini terlihat pada Tabel 3 dan 4 dimana semakin banyak penambahan volume inhibitor membuat produk karat yang dihasilkan semakin sedikit. Lapisan seperti endapan coklat kehitaman yang terbentuk pada permukaan juga semakin banyak seiring meningkatnya penambahan konsentrasi inhibitor. Hal ini menandakan terbentuknya lapisan tipis pada permukaan sampel yang berfungsi menghambat laju korosi.
Ekstrak kulit manggis sebagai bahan organik memiliki prinsip inhibitor organik yaitu dengan mengalami proses adsorpsi pada permukaan logam. Adsorspi membentuk senyawa kompleks pada lapisan antar muka logam dengan larutan. Terjadi transfer muatan dan elektron antara gugus atom yang tidak berpasangan pada kandungan dari ekstrak kulit manggis yaitu senyawa xanthone. Senyawa xanthone yang paling berperan aktif dalam aktivitas antioksidan dalam kulit manggis menurut Hyun-Ah Jung et. al. (2006)[9] adalah senyawa α-mangostin, γ -mangostin, gartanin, dan smeathxanthone A yang memiliki pasangan elektron bebas dan gugus fenolik. Selain itu, dari backbone senyawa xanthone sendiri memiliki gugus karbonil, atom oksigen, dan cincin aromatik dengan beberapa ikatan π yang berperan sebagai daerah aktif ketika proses absorbsi pada permukaan logam[10].
(a) (b) (c) (d)
Gambar 1. (a) Struktur molekul α-mangostin. (b) Struktur molekul gartanin, (c) Struktur molekul γ-mangostin (d) Struktur molekul smeathxanthone A[14]
Vinod Kumar et. al. (2010)[15] yang juga melakukan penelitian menggunakan ekstrak kulit manggis sebagai inhibitor korosi pada baja karbon sedang di lingkungan asam klorida dimana esktrak kulit manggis memiliki mekanisme inhibitor tipe campuran dengan kecenderungan ke arah katodik. Analisis IR dan studi impedansi mengindikasikan adanya adsorpsi heteroatomn pada permukaan logam yang terkandung dalam senyawa organik dari ekstrak kulit manggis tersebut. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa, ekstrak kulit manggis bekerja sesuai prinsip kerja inhibitor organik yaitu bekerja dengan membentuk suatu lapisan tipis (terlihat maupun tidak terlihat secara kasat mata) atau senyawa kompleks, yang mengendap (adsorpsi) pada permukaan logam sebagai lapisan pelindung yang dapat menghambat reaksi logam tersebut dengan lingkungannya. Hal ini terlihat dari penurunan laju korosi pada logam dengan penambahan inhibitor.
Penambahan inhibitor dapat menurunkan laju korosi dan meningkatkan efisiensi inhibitor secara signifikan, jika dibandingkan dengan sampel tanpa penambahan inhibitor. Pengaruh perbedaan konsentrasi ekstrak kulit manggis yang diberikan memberikan efek penurunan laju korosi dan peningkatan efisiensi inhibitor seiring penambahan konsentrasi ekstrak kulit manggis. Laju korosi dan efisiensi inhibitor dapat dilihat pada Tabel 5 dan grafik penurunan laju korosi dan peningkatan efisiensi inhibitor dapat dilihat pada Gambar 2.
Tabel 5. Laju Korosi dan Efisiensi Inhibitor Ekstrak Kulit Manggis No Volume Penambahan
Konsentrasi Inhibitor (ml) Laju Korosi (mpy)
Efisiensi Inhibitor Ekstrak Kulit Manggis (%)
1 0 7,93 0
2 2 3,28 58,60
4 6 1,38 82,62
5 8 0,68 91,50
6 10 0,59 92,60
Gambar 2. Pengaruh Inhibitor Kulit Manggis Terhadap Laju Korosi dan Efisiensi Inhibitor
Dapat dilihat bahwa laju korosi paling tinggi adalah pada sampel tanpa penambahan inhibitor, sedangkan laju korosi terendah adalah sampel pada penambahan ekstrak kulit manggis sebanyak 10 ml. Hal ini berarti semakin tinggi konsentrasi ekstrak kulit manggis yang diberikan, maka laju korosi akan semakin terhambat. Dari penurunan laju korosi yang ada, inhibitor ekstrak kulit manggis menurunkan laju korosi dari kategori good menjadi outstanding. Peningkatan konsentrasi inhibitor menyebabkan molekul inhibitor lebih banyak untuk teradsorpsi pada permukaan logam, menyediakan cakupan permukaan lebih dengan senyawa bertindak sebagai inhibitor adsorpsi[16]. Mekanisme adsorpsi dapat dijelaskan dengan pendekatan langemuir. Peningkatan konsentrasi inhibitor kimia cenderung berbanding lurus dengan meningkatnya efisiensi inhibisi[17-19]. Secara struktur molekul, nilai efisiensi inhibisi yang baik dapat disebabkan oleh kehadiran struktur heterosiklik/aromatik dan dari hasil yang didapatkan mengindikasikan senyawa aktif xanthone dalam ekstrak kulit manggis berperan aktif meningkatkan efisiensi inhibitor.
Meningkatnya konsentrasi ekstrak kulit manggis pada larutan air terproduksi mengakibatkan meningkatnya pH larutan air terproduksi dan perubahan nilai potensial baja ke arah yang lebih negatif. Peningkatan pH dan besar perubahan potensial baja pada setiap penambahan ekstrak kulit manggis tidak terdapat perbedaan yang signifikan. Besar nilai
perubahan pH didapatkan peningkatan pH sebesar 9 – 12% sedangkan potensial baja hanya menurun sebesar 5-20%. Peningkatan pH dan perubahan potensial akibat pengaruh konsentrasi inhibitor dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Pengaruh Inhibitor Terhadap pH lingkungan dan Potensial Logam
Hal ini menunjukan bahwa perbedaan konsentrasi inhibitor tidak mempengaruhi perubahan pH lingkungan dan potensial secara signifikan. Perubahan pH yang tidak terlalu signifikan ini menunjukan bahwa reaksi korosi yang terjadi adalah tetap reaksi reduksi oksigen pada lingkungan garam/netral. Perubahan nilai potensial yang kecil menunjukkan penghambatan proses anodik dan katodik[20]. Dengan kata lain, mekanisme kerja dari inhibitor organik ekstrak kulit manggis adalah fungsi anodik dan katodik.
Hasil penggambaran diagram Pourbaix memperlihatkan bahwa pada sampel tanpa penambahan ekstrak kulit manggis, posisi sampel berada di daerah aktif sedangkan seluruh sampel yang diberikan penambahan inhibitor juga berada di daerah aktif. Hal ini mengindikasikan bahwa inhibitor tidak memberikan pengaruh signifikan terhadap lingkungan. Hal ini dapat dilihat dari ketidakmampuan inhibitor ini untuk mendorong pH dan potensial dari daerah aktif Fe2+ ke daerah pasif Fe2O3 ataupun Fe3O4. Hal ini berarti membuktikan bahwa
mekanisme inhibitor anodik yang membentuk lapisan pasif tidak terjadi pada inhibitor ekstrak kulit manggis sehingga sampel baja API-5L tetap dalam keadaan aktif terkorosi. Inhibitor juga tidak mendorong pH dan potensial dari daerah aktif Fe2+ ke daerah imun sehingga tidak membuktikan terjadinya mekanisme inhibitor katodik berupa penghambatan reaksi katodik.
Spektrometer FTIR digunakan untuk mengidentifikasi senyawa yang bekerja pada lingkungan dan permukaan baja API-5L setelah dilakukan perendaman di dalam air terproduksi sekaligus untuk memberikan informasi adanya ikatan baru yang terbentuk. Gambar 4 menunjukkan hasil pengujian FTIR yang dilakukan pada air terproduksi, ekstrak kulit manggis, dan air terproduksi setelah ditambahkan inhibitor kulit manggis.
Gambar 4. Pengujian FTIR
Berdasarkan hasil pengamatan spektra FTIR dapat diketahui bahwa ekstrak kulit manggis memiliki senyawa xanthone yang terdiri dari gugus O-H, alkana C-H, aromatik C-H, dan C=O. Gugus O-H (hydroxyl) ditunjukkan oleh frekuensi 3325 cm-1, gugus alkana C-H ditunjukan oleh frekuensi 1449 cm-1 yang memiliki sifat non-polar dan hidrofobik sehingga mampu menolak air, gugus aromatik C-H (phenyl) ditunjukkan oleh frekuensi 1022 cm-1 yang menunjukkan senyawa polyphenol (phenolic) yang bersifat polar, gugus C=O (carbonyl) ditunjukan oleh frekuensi 1644 cm-1 dimana merupakan heteroatom yang menunjukkan adanya kemampuan teradsorpsi pada permukaan baja.. Dari hasil spektra FTIR diperkirakan bahwa golongan senyawa aktif pada ekstrak kulit manggis merupakan senyawa aromatik fenolik dari golongan xanthone yang berperan sebagai antioksidan dan heteroatom yang teradsorpsi di permukaan baja. Selain itu, adanya gugus alkana C-H yang bersifat non-polar dan hidrofobik sehingga menolak air pada permukaan baja
Senyawa xanthone yang paling berperan aktif dalam aktivitas antioksidan dalam kulit manggis menurut Hyun-Ah Jung et. al. (2006)[9] adalah senyawa α-mangostin, γ-mangostin, gartanin, dan smeathxanthone A. Senyawa ini memiliki pasangan elektron bebas dan gugus fenolik yang berperan aktif dalam aktivitas antioksidan. Selain itu, dari backbone senyawa xanthone sendiri memiliki gugus karbonil, atom oksigen, dan cincin aromatik dengan beberapa ikatan π yang berperan sebagai daerah aktif ketika proses absorbsi pada permukaan logam[19]
. Dari perbandingan spektrum FTIR antara air terproduksi, ekstrak kulit manggis, dan air terproduksi yang telah ditambahkan ekstrak kulit manggis pada Gambar 4 diketahui bahwa adanya puncak baru pada gelombang 1015 cm-1 yang mewakili gugus aromatik C-H (phenyl) yang memang ada pada spektra ekstrak kulit manggis ternyata muncul pada spektra FTIR air terproduksi yang telah ditambahkan ekstrak kulit manggis. Hal ini menunjukkan bahwa senyawa tersebut aktif bekerja melindungi baja dari serangan korosi sehingga menurunkan laju korosinya.
Untuk mengetahui perubahan nilai impedansi antar muka baja API-5L dengan larutan air terproduksi akibat pengaruh dari mekanisme inhibisi inhibitor ekstrak kulit manggis dilakukan pengujian Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) masing-masing terhadap larutan tanpa dan dengan penambahan inhibitor. Grafik Nyquist hasil pengujian dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Grafik Nyquist Dengan dan Tanpa Penambahan Inhibitor Ekstrak Kulit Manggis
Dari Gambar 6 dapat dilihat bahwa dengan penambahan inhibitor ekstrak kulit manggis, diameter dari kurva semi lingkaran diatas meningkat seiring dengan adanya penambahan inhibitor. Hal ini menunjukan nilai impedansi antar muka baja-larutan memiliki nilai tahanan
transfer muatan yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tanpa penambahan inhibitor. Dengan nilai tahanan yang lebih besar tersebut mengindikasikan bahwa adanya tahanan yang bekerja ketika reaksi transfer muatan berjalan pada saat proses korosi berlangsung. Hal ini terjadi karena adanya pembentukan semacam lapisan tipis pada lapisan antarmuka baja dan larutan.
Untuk mengetahui apakah inhibitor ekstrak kulit manggis ini dapat digunakan pada lingkungan air terproduksi maka saya melakukan perbandingan dengan inhibitor kimia yang telah digunakan oleh perusahaan X. Berdasarkan hasil penelitian, maka didapatkan bahwa kedua jenis inhibitor organik ini sama-sama mampu menurunkan laju korosi terhadap baja API-5L dengan signifikan. Adapun perbedaan perubahan laju korosi tersebut ditunjukkan oleh Tabel 6.
Tabel 6. Perbandingan Laju Korosi Inhibitor Ekstrak Kulit Manggis dan Inhibitor Kimia X No. Volume Inhibitor
(ml)
Inhibitor Ekstrak Kulit Manggis (mpy) Inhibitor Kimia X (mpy) 1 0 7,93 7,93 2 2 3,28 2,27 3 4 1,97 2,08 4 6 1,37 1,57 5 8 0,67 1,35 6 10 0,58 1,20
Serta grafik perubahan laju korosi antara dua inhibitor tersebut ditunjukkan oleh Gambar 7.
Gambar 4. 1. Perbandingan Laju Korosi Inhibitor Ekstrak Kulit Manggis dan Inhibitor Kimia X.
Pada kadar penambahan 2 ml larutan inhibitor, kita mendapatkan bahwa laju korosi yang didapatkan dengan penambahan ekstrak kulit manggis sebesar 3,28 mpy sedangkan inhibitor
kimia X laju korosinya lebih kecil yaitu sebesar 2,27 mpy. Pada penambahan kadar inhibitor sebesar 4 ml, 6 ml, 8ml, dan 10 ml didapatkan bahwa penambahan ekstrak kulit manggis menurunan laju korosi lebih baik dibandingkan dengan inhibitor kimia X. Dari pengujian laju korosi yang telah dilakukan inhibitor ekstrak kulit manggis menurunkan laju korosi dari kategori
good menjadi outstanding sedangkan inhibitor kimia X menurunkan laju korosi dari kategori
good menjadi excellent. Hal ini menunjukkan bahwa inhibitor ekstrak kulit manggis lebih efektif dalam menekan laju korosi pada baja API-5L di lingkungan air terproduksi. Selain itu, dapat dikatakan bahwa inhibitor ekstrak kulit manggis dapat diaplikasikan di lingkungan air terproduksi.
Dari Material Safeety Data Sheet inhibitor kimia X yang diberikan oleh perusahaan X diketahui bahwa inihibitor ini merupakan jenis amin atau anilin based. Untuk mengidentifikasi gugus tersebut maka dilakukanlah pengujian FTIR. Hasil dari pengujian FTIR inhibitor kimia X dapat dilihat pada Gambar 8. Dari hasil pengujian tersebut didapatkan frekuensi 1207 cm-1 yang menunjukan gugus C-N (Amin) yang cukup kuat. Senyawa amin bekerja sebagai inhibitor korosi dengan proses adsorpsi pasangan elektron bebas dari atom nitrogen pada permukaan logam. Dengan keberadaan lapisan amin yang teradsopsi pada permukaan logam maka dihasilkan suatu daerah dengan tahanan tinggi yang mampu menahan kontak antara permukaan logam dan elektrolit. Tahanan ini menurunkan dan menghentikan reaksi galvanik dan pelepasan elektron dari logam sabagai pemicu korosi.
Gambar 8. Spektra FTIR Inhibitor Kimia X
3 3 5 1 .0 0 3 3 4 1 .0 0 3 3 2 7 .0 0 2 9 6 2 .0 0 2 9 2 9 .0 0 1 6 3 8 .0 0 1 4 5 9 .0 0 1 4 3 3 .0 0 1 3 8 2 .0 0 1 3 4 1 .0 0 1 2 9 6 .0 0 1 2 8 9 .0 0 1 2 0 7 .0 0 1 1 1 1 .0 0 1 0 8 5 .0 0 1 0 4 7 .0 0 1 0 3 3 .0 0 1 0 1 7 .0 0 9 4 4 .0 0 5 4 7 .0 0 5 2 0 .0 0 5 1 2 .0 0
KESIMPULAN
Dari penelitian yang dilakukan terhadap baja API-5L dengan penambahan ekstrak kulit manggis sebagai green inhibitor dengan variasi konsentrasi (tanpa penambahan, penambahan 2 ml, 4 ml, 6 ml, 8 ml, dan 10 ml) dengan lama perendaman 5 hari di lingkungan air terproduksi dan dibandingkan dengan inhibito kimia X, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Ekstrak kulit manggis dapat dijadikan sebagai inhibitor organik untuk material baja API-5L di lingkungan air terproduksi
2. Air terproduksi yang digunakan memiliki sifat sedikit membentuk kerak atau korosif. Material baja API-5L yang digunakan memiliki ketahanan korosi yang rendah karena hanya sedikit sekali kandungan unsur paduan yang dapat menambah ketahanan korosi material seperti Cr, Mo, Ni, dan Cu.
3. Penambahan 10 ml ekstrak kulit manggis mampu menurunkan laju korosi baja API-5L dari 7,93 mpy menjadi 0,59 mpy dimana merubah ketahanan korosi dari good menjadi
outstanding dan efisiensi inhibisi pada penambahan 10 ml ekstrak kulit manggis mencapai 92,6%. Penurunan laju korosi dan peningkatan efisiensi inhibisi ini terjadi karena ekstrak kulit manggis bekerja sesuai prinsip kerja inhibitor organik yaitu bekerja dengan membentuk suatu lapisan tipis (terlihat maupun tidak terlihat secara kasat mata) atau senyawa kompleks, yang mengendap (adsorpsi) pada permukaan logam sebagai lapisan pelindung yang dapat menghambat reaksi logam tersebut dengan lingkungannya. Peningkatan pH dan potensial yang tidak signifikan mengindikasikan bahwa tipe inhibitor ini adalah tipe inhibitor campuran katodik-anodik dengan mekanisme pembentukan lapisan antar muka antara permukaan logam dengan larutan air terproduksi berupa adsorpsi molekul inhibitor pada permukaan baja. Mekanisme ini juga didukung dengan meningkatnya nilai tahanan polarisasi dari permukaan baja setelah ditambahakan inhibitor.
4. Hasil spektra FTIR ekstrak kulit manggis diperkirakan bahwa golongan senyawa aktif pada ekstrak kulit manggis merupakan senyawa aromatik fenolik dari golongan xanthone yang berperan sebagai antioksidan dan heteroatom yang teradsorpsi di permukaan baja. Perbandingan spektrum FTIR antara air terproduksi dan air terproduksi yang telah ditambahkan ekstrak kulit manggis diketahui bahwa adanya puncak baru pada yang mewakili gugus aromatik C-H (phenyl). Hal ini menunjukkan bahwa senyawa
tersebut aktif bekerja melindungi baja dari serangan korosi sehingga menurunkan laju korosinya.
5. Penambahan 10 ml inhibitor kimia X mampu menurunkan laju korosi baja dari 7,93 mpy menjadi 1,20 mpy dimana merubah ketahanan korosi dari good menjadi excellent. Inhibitor kimia X yang digunakan memiliki gugus fungsi aktif senyawa anilin dimana memiliki mekanisme proses adsorpsi pasangan elektron bebas dari atom nitrogen pada permukaan logam. Dengan keberadaan lapisan anilin yang teradsopsi pada permukaan logam maka dihasilkan suatu daerah dengan tahanan tinggi yang mampu menahan kontak antara permukaan logam dan elektrolit. Tahanan ini menurunkan dan menghentikan reaksi galvanik dan pelepasan elektron dari logam sabagai pemicu korosi. Inhibitor kimia X memang menurukan laju korosi dengan cukup baik tetapi inhibitor ekstrak kulit manggis memiliki kemampuan yang lebih baik dibandingkan inhibitor kimia X dalam menurunkan laju korosi.
6. Dengan sifat ramah lingkungan dan efisiensi inhibisi yang tinggi, maka ekstrak kulit manggis dapat dijadikan alternatif inhibitor korosi ramah lingkungan pada industri minyak dan gas untuk kedepannya.
DAFTAR PUSTAKA
[1] http://www.lmfeui.com/data/Analisis%20Industri%20Minyak.pdf. [cited 2012, 15 October ].
[2] http://www.scribd.com/doc/53944765/KOROSI. [cited 2012 17 October].
[3] N. O. Eddy, & E. E. Ebenso. (2008). Adsorption and inhibitive properties of ethanol extracts of Musa sapientum peels as a green corrosion inhibitor for mild steel in H2SO4.
African Journal of Pure and Applied Chemistry. Vol. 2, no. 6, pp. 46-54.
[4] Hermawan, Beni. “Ekstrak Bahan Alam sebagai Alternatif Inhibitor Korosi”. 22 April
2007.
[5] A. Craddock, et. al. (2006). A New Class of Green Corrosion Inhibitors: Development and Application. SPE International Oilfield Corrosion Symposium. Aberdeen, UK.
[6] W. Bogaerts, et. al. (2009). Use of Different Natural Extracts from Tropical Plants as Green Inhibitors for Metals, Clean Technology Conference & Expo, Houston, TX.
[7] L. Afia, et. al. (2012). Argan hulls extract: green inhibitor of mild steel corrosion in 1M HCl solution. Research on Chemical Intermediates. Online first, 3 February 2012.
[8] Winarsi, Heri. 2007. “Antioksidan Alami dan Radikal Bebas”. Yogyakarta : Kanisius
[9] H. A. Jung, B. N. Su, W. J. Keller, R. G. Mehta, and A.D. Kinghorn, “Antioxidant
xanthones from the pericarp of Garcinia mangostana (Mangosteen),” Journal of
Agricultural and Food Chemistry, vol. 54, no. 6, pp. 2077–2082, 2006.
[10] I.B. Obot , N.O. Obi-Egbedi, “Anti-corrosive Properties of Xanthone on Mild Steel Corrosion in Sulphuric Acid: Experimnetal and Theoritical Investigations,” Journal of Current Applied Physics, vol. 11, 382-392, 2011.
[11] NACE International. 2005. NACE Standard RP0775-2005 Item No. 21017 Standard Recommended Practice Preparation, Installation, Analysis, And Interpretation Corrosion Coupons In Oilfield Operations. Texas
[12] ASTM D3739 – 06., 2010. Standard Practice for Calculation and Adjustment of the Langelier Saturation Index for Reverse Osmosis.
[13] LENNTECH Calculator. (http://www.lenntech.com/calculators/)
[14] Nilar, J. Harrison, Leslie., “Xanthones from the heartwood of Garcinia mangostana”. Department of Chemistry, National University of Singapore.
[15] K. P. Vinod Kumar, M. S. Narayanan Pillai, and G. Rexin Thusnavis, “Pericarp of the fruit
of garcinia mangostana as corrosion inhibitor for mild steel in hydrochloric acid medium,”
Portugaliae Electrochimica Acta, vol. 28, no. 6, pp.373–383, 2010.
[16] Elsevier Science & Technology Books. (2006). Principle of Corrosion Engineering and Corrosion Control. IChem Publisher.
[17] A.Y. Musa, et. al. (2012). Molecular Dynamic and Quantum Chemical Calculations for Pthalazine Derivatives as Corrosion Inhibitors of Mild Steel in 1 M HCl. Corrosion Science. Vol. 56, pp. 176-183.
[18] Y. Yan, et. al. (2008). Electrochemical and Quantum Chemical Study of Purines as Corrosion Inhibitors for Mild Steel in 1M HCl Solution. Electrochimica Acta. Vol. 53, pp. 5953-5960.
[19] M. Morcillo, et. al. (1992). Corrosion of Rusted Steel in Aqueous Solutions of Tannin Acid. Corrosion. Vol. 48, no. 12, pp. 1032-1039.
[20] C.C. Nathan. (1979). Corrosion Inhibitors. Houston: National Association of Corrosion Engineers.
