Oleh : Manggara Nurull Fajrian R.
2710100102
Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Sulistijono, DEA.
PENGARUH PENAMBAHAN BIOINHIBITOR SARANG SEMUT ( MYRMECODIA PENDANS )
PADA BAJA KARBON API 5L GRADE B DI LARUTAN ASAM
SIDANG TUGAS AKHIR – MM091381
JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI FTI-ITS
Outline
Pendahuluan
Tinjauan Pustaka
Metodologi
Analisis Data dan Pembahasan
Kesimpulan dan Saran
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Korosi
Bioinhibitor
Myrmecodia Pendans
Biaya yang mahal untuk penanganan korosi
Penggunaan inhibitor kimia yang tidak ramah lingkungan
Tumbuhan sarang semut yang mengandung anti oksidan tinggi
Pemilihan Inhibitor
Ramah lingkungan
Relatif murah dan mudah didapatkan
Sumber daya alam yang dapat diperbaharui
Ekstrak tumbuhan sarang semut efektif menghambat laju korosi pada baja API 5L Grade B dengan efisiensi sekitar 90 % pada konsentrasi 500 ppm dalam media NaCl 3,5% (Atria dkk, 2013)
Perumusan Masalah
1.Bagaimana pengaruh penambahan inhibitor sarang semut (Myrmecodia Pendan) di dalam media korosif HCl 1 M dan H2SO4 1 M terhadap laju korosi baja
karbon rendah API 5 L Grade B dengan konsentrasi
0,100,200,300,400, dan 500 mg/L.
2.Bagaimana mekanisme inhibisi dari inhibitor sarang semut (Myrmecodia Pendan) yang diaplikasikan pada baja karbon
rendah API 5 L Grade B dalam media korosif HCl 1M dan H2SO4
1M.
Batasan Masalah
1
• Komposisi kimia, dimensi, dan kehalusan tiap spesimen baja karbon API 5L Grade B dianggap homogen.
2
• Tidak terjadi perubahan terhadap
temperatur, perubahan volume larutan, dan pH larutan sepanjang waktu
3
• Kecepatan fluida diabaikan
Tujuan Penelitian
Mempelajari pengaruh penambahan dan efisiensi
inhibitor sarang semut (Myrmecodia Pendan) pada
lingkungan asam
Mempelajari mekanisme inhibisi dari inhibitor
sarang semut
(Myrmecodia Pendan)
pada lingkungan asam.
Manfaat Penelitian
1. Memperkaya kajian mengenai pemanfaatan inhibitor sarang semut (Myrmecodia Pendan) yang diaplikasikan pada baja karbon rendah khususnya dalam bidang industri.
2. Memberikan pengetahuan mengenai potensi inhibisi yang diperoleh dari ekstrak tumbuhan sarang semut (Myrmecodia Pendan) berdasarkan kandungan yang dimiliki serta mekanisme proteksi terhadap korosinya yang diketahui melalui pengujian elektrokimia dan karakterisasinya.
3. Memberikan inspirasi kepada masyarakat untuk
mengembangkan berbagai senyawa organik yang berasal
dari tumbuh-tumbuhan sebagai zat penghambat korosi
yang ramah lingkungan.
Tinjauan Pustaka
Korosi
Korosi didefinisikan sebagai degredasi dari material yang diakibatkan
oleh reaksi kimia dengan material lainnya dan
lingkungan
(Jones, 1991)
Korosi Internal pada pipelines Industri Minyak dan Gas
Pada pipa industri minyak dan gas terdapat air, garam CO
2, H
2S atau bahkan bahan abrasif (pasir) yang
berpotensi untuk korosi internal (Roberge,2000).
Faktor Korosi
pH
Seleksi Material
Temperatur Bakteri
Pereduksi
Gas dan Padatan terlarut
ASM
Handbook,2003
Pengaruh Ion Klorida dan Sulfat terhadap Korosi Baja
• Korosi pada baja karbon antara lain dipengaruhi oleh konsentrasi ion agresif seperti ion klorida (Cl
-) dan ion sulfat (SO
42-).
• Konsentrasi ion agresif yang makin tinggi akan semakin meningkatkan kecenderungan terjadinya korosi.
• Ion agresif memiliki kemampuan untuk
menghancurkan lapisan permukaan baja.
Pengaruh pH terhadap Korosi Baja
Semakin rendah pH (pH<4) maka
kemungkinan baja untuk terkorosi semakin besar
karena baja terurai menjadi ion saat
berada di lingkungan asam.
(ASM Handbook Volume 13, 2003)
Gambar Diagram Pourbaix Fe pada 25 ○C (www.corrosion-doctors.org)
Inhibitor Korosi
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 teradsorpsi di permukaan logam akibatnya laju korosi menurun.
– Inhibitor campuran : campuran dari inhibitor anodik
dan katodik.
Inhibitor Organik
• 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
Green Corrosion Inhibitor
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
Ostovari,2009
Sarang Semut (Myrmecodia pendans)
Pada penelitian sebelumnya, baik menggunakan metode HPLC (Adam dkk, 2013) maupun Gas Kromatography (Atriya dkk,2013) menunjukkan bahwa MP mengandung flavanoid dan group gugus fungsional yang biasanya digunakan sebagai inhibitor, yaitu gugus alkohol, gugus alkaloid, dan senyawa bebas N dan O.
Struktur flavonoid
METODOLOGI
Diagram Alir Penelitian
MULAI
Persiapan Alat dan Bahan
Persiapan
Spesimen Persiapan
Elektrolit
Persiapan Inhibitor
A
A
Uji Tafel Uji EIS
Uji Weight Loss Uji XRD
Analisis Data dan Pembahasan
Kesimpulan
Selesai
Bahan Penelitian
API 5L Grade B dengan dimensi 20x20x3 mm untuk
Uji Weight Loss dan 10x10x3 mm untuk Uji Polarisasi
Potensiodinamik dan Uji EIS.
MATERIAL
Larutan elektrolit HCl 1 M dan
H2SO4 1 M
ELEKTROLIT
Ekstrak tumbuhan sarang semut (Myrmecodia pendans) dengan variasi
konsentrasi 0, 100, 200, 300, 400, dan 500
INHIBITOR
Preparasi Spesimen Uji Polarisasi Potensiodinamik dan Uji EIS
Salah satu sisinya disambungkan dengan kawat tembaga sepanjang ± 20 cm dengan cara disolder
Dipotong bulang dengan diameter 14 mm dan tebal 5 mm Baja API 5L Grade B
Permukaan spesimen yang tampak dipolishing dari grade 150 sampai 800
Spesimen yang sudah tersambung dengan kawat tembaga di moulding dengan resin epoksi
Elektroda Kerja
Preparasi Spesimen Weight Loss
Baja API 5L Grade B
Dipotong persegi dengan dimensi 20 x 20 x 3 mm
Spesimen yang sudah dipotong dan dibor, diamplas hingga permukaannya rata dan produk korosi yang ada sebelumnya hilang dengan kertas
amplas grade 80-800
Spesimen dibor dengan diameter mata bor 4 mm
Spesimen Coupon
Preparasi Inhibitor
Serbuk sarang semut direndam dengan ethanol 80% selama 24 jam.
Hasil rendaman disaring menggunakan kertas saring untuk di evaporasi
Hasil penyaringan diuapkan dengan rotary evaporator untuk mendapatkan ekstrak.
Pengujian Weight Loss
• Mengetahui besaran laju korosi (mpy) pada suatu material berdasarkan pengurangan berat awal dan berat akhir.
• Standar pengujian menggunakan ASTM G31-72
• Dalam metode ini, sampel dengan berat tertentu
akan dicelupkan dalam larutan atau lingkungan
tertentu pada beberapa waktu yang berbeda
Pengujian Polarisasi Pontesiodinamik
Uji Potensiostat
Elektroda Kerja
Elektroda Acuan
Elektroda Bantu
API 5L Grade B
Saturated Calomel Electrode
Grafit
Pengujian EIS
(Spektroskopi Impedansi Elektrokimia)
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 X-Ray Diffraction
Pengujian X-Ray Diffraction dilakukan
untuk mengetahui produk korosi saat
kondisi tanpa inhibitor dan dengan
inhibitor sarang semut (Myrmecodia
Pendans) pada efisiensi tertinggi.
Analisis Data dan Pembahasan
Hasil Pengujian Polarisasi Potensiodinamik
Kurva polarisasi hasil Tafel Baja API 5L Grade B dalam larutan HCl 1M dengan berbagai variasi
Kurva polarisasi hasil Tafel Baja API 5L Grade B dalam larutan H2SO4 1M dengan berbagai variasi konsentrasi ekstrak MP
Konsentrasi
(mg/L) CR (mpy) Ecorr (mV) Icorr (µA) %EI
0 109.88 -733.802 370.284 0
100 106.33 -704.557 358.307 3.23 200 99.719 -720.451 336.033 9.25 300 60.864 -703.345 205.099 44.61 400 45.105 -661.122 151.997 58.95 500 39.294 -614.737 132.412 64.24
Konsentrasi
(mg/L) CR
(mpy) Ecorr (mV) Icorr (µA) %EI
0 115.09 -681.257 387.818 0
100 104.04 -657.574 350.592 9.601182 200 94.058 -542.337 316.958 18.27439 300 78.173 -526.185 263.43 32.07664 400 84.654 -507.627 285.267 26.44539 500 87.469 -576.348 294.755 23.99948
Baja API 5L Grade B dalam larutan HCl 1M dengan penambahan ekstrak MP
Baja API 5L Grade B dalam larutan H2SO4 1M dengan penambahan ekstrak MP
Grafik efisiensi inhibitor pada tiap konsentrasi
inhibitor pada larutan H2SO4 1M. Grafik efisiensi inhibitor pada tiap konsentrasi inhibitor pada larutan HCl 1M.
Hasil Pengujian EIS
Nyquist plot Baja API 5L Grade B dalam larutan HCl 1M dengan berbagai variasi konsentrasi ekstrak MP
Nyquist plot baja API 5L Grade B dalam larutan H2SO4 1M dengan berbagai variasi konsentrasi ekstrak MP
Untuk mengetahui mekanisme inhibisi dari inhibitor Sarang Semut parameter-parameter elektrokimia dalam EIS dapat dijelaskan dalam bentuk rangkaian listrik yang disebut equivalent circuit. Grafik dari hasil
EIS mulanya diekspor ke software Zview. 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.
Equivalent circuit dari Nyquist plot pada software Zview
Larutan HCl 1M
Konsentrasi
Inhibitor Rs (Ω.cm2) Rct (Ω.cm2) Cdl (μF/cm2) Efisiensi Inhibitor
(%)
0 1.362 6.611 583.1202622
100 1.335 13.34 323.8061776 50.4422789
200 1.421 16.73 278.4329467 60.4841602
300 1.403 18.12 231.2231697 63.5154525
400 1.36 19.71 173.4106714 66.4586504
500 1.373 20.94 170.1532125 68.4288443
Larutan
H 2 SO 4 1M
Konsentrasi
Inhibitor Rs (Ω.cm2) Rct (Ω.cm2) Cdl (μF/cm2) Efisiensi Inhibitor
(%)
0 1.409 5.56 1293.037885
100 1.405 6.521 1129.427636 17.2841727
200 1.389 6.705 1151.475839 17.0768084
300 1.396 12.08 383.507093 53.9735099
400 1.375 8.089 678.9207183 31.2646804
Grafik efisiensi inhibitor pada tiap konsentrasi
inhibitor pada larutan H2SO4 1M. Grafik efisiensi inhibitor pada tiap konsentrasi inhibitor pada larutan HCl 1M.
Hasil Pengujian Weight Loss
HCl 1M H2SO4 1M
Hasil Pengujian Weight Loss
HCl 1M H2SO4 1M
Hasil Pengujian Weight Loss
HCl 1M H2SO41M
Hasil Pengujian XRD
Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan
1. Berdasarkan pengujian polarisasi potensiodinamik penambahan ekstrak MP sebagai inhibitor pada baja API 5L dalam larutan HCl 1M dan H2SO4 1M mampu menurunkan laju korosi. Nilai laju korosi tanpa inhibitor pada larutan HCl 109,88 mpy setelah ditambahkan inhibitor menurun hingga 39,294 mpy pada konsentrasi 500 mg/L inhibitor. Sedangkan untuk larutan H2SO4 1M, laju korosi tanpa inhibitor adalah 115,09 mpy kemudian setelah ditambahkan inhibitor laju korosi terkecil adalah 78,173 mpy pada konsentrasi 300 mg/L.
2. Berdasarkan pengujian polarisasi potensiodinamik, efisiensi inhibitor semakin meningkat dengan konsentrasi 500 mg/L pada larutan HCl 1M yaitu sebesar 64,24% dan 32,07% untuk konsentrasi 300 mg/L pada larutan H2SO4 1M.
3. Berdasarkan pengujian EIS, mekanisme inhibisi pada baja API 5L Grade B dalam larutan HCl 1M dan H2SO4 adalah membentuk lapisan pasif (film forming) ditunjukkan dengan peningkatan nilai Rct. Pada larutan HCl tanpa inhibitor nilai Rct sebesar 6.611 Ω.cm2setelah ditambahkan inhibitor dengan konsentrasi 500 mg/L nilai Rct menjadi 20.94 Ω.cm2. Sedangkan untuk larutan H2SO4 1M tanpa inhibitor nilai Rct sebesar 5.56 Ω.cm2 setelah ditambahkan inhibitor dengan konsentrasi 300 mg/L nilai Rct menjadi 12.08 Ω.cm2.
4. Berdasarkan pengujian weight loss, inhibitor sarang semut lebih efektif bekerja di larutan HCl 1M dibandingkan di lingkungan H2SO41M. Ditunjukkan efisiensi inhibitor dalam larutan HCl pada hari ke-21 sebesar 26.87% sedangkan untuk larutan H2SO4 1M efisiensi inhibitor pada hari ke-21 adalah sebesar 0.39%.
