PEMANFAATAN BIO INHIBITOR DAUN SUKUN TERHADAP LAJU KOROSI PADA BAJA API 5L GRADE B DI LINGKUNGAN 3,5 % NaCl DAN 1 M H 2 SO 4

PEMANFAATAN BIO INHIBITOR DAUN SUKUN

TERHADAP LAJU KOROSI PADA BAJA API 5L GRADE

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

₂

SO

₄

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 H

₂

SO

₄

1 M

1

• Menganalisa mekanisme inhibisi dari inhibitor

daun sukun yang diaplikasikan pada baja karbon

rendah API 5L Grade B

• 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, H

₂

S atau bahkan bahan abrasif (pasir) yang

• 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

• 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

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,

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

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

H

₂

SO

₄

1 M

Larutan H2SO4 _{larutan H}Siapkan 54,64 mL 2SO4 98%

Dimasukkan ke dalam labu ukur

1000 ml dan diencerkan dengan

aquades sampai tanda batas

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.

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

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 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.

Kesimpulan

1. Penambahan inhibitor daun sukun dalam lingkungan 1M H

₂

SO

₄

dan

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

Pada lingkungan lingkungan 1M H

₂

SO

₄

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 H

₂

SO

₄

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.