PEMANFAATAN EKSTRAK BAHAN ALAM SEBAGAI INHIBITOR KOROSI

Eka Susilowati (G1F008084)

Rosdiana Sari (G1F008069) 

Chepi Saputra (G1F008085)

Fakultas Kedokteran dan Ilmu-ilmu Kesehatan Jurusan Farmasi,Universitas Jenderal Soedirman, Jln.Dr.Soeparno Karangwangkal, Purwokerto, Jawa Tengah.

 

ABSTRAK

Ekstrak bahan alam dapat digunakan sebagai inhibitor korosi untuk mencegah korosi. Beberapa penelitian telah dilakukan untuk membuktikan dugaan tersebut. Ekstrak daun tembakau, daun teh hijau, getah pinus, dan bahan alam yang lain telah diuji. Alasan pemanfaatan ekstrak bahan alam sebagai inhibitor korosi karena inhibitor korosi dari bahan kimia sintesis sebagian besar berbahaya, mahal dan tidak ramah lingkungan. Ekstrak bahan alam memiliki pasangan elektron bebas yang akan membentuk senyawa kompleks dengan logam. Ekstrak daun tembakau, teh dan kopi dapat efektif sebagai inhibitor pada sampel logam besi, tembaga, dan alumunium dalam medium larutan garam.

Keyword : Ekstrak bahan alam, korosi, inhibitor

 

Korosi adalah proses perusakan suatu material metal/logam secara elektrokimia akibat reaksi dengan lingkungan. Korosi (pengkaratan) merupakan fenomena kimia bahan-bahan logam di berbagai macam kondisi lingkungan, yaitu reaksi kimia antara logam dengan zat-zat yang ada di sekitarnya atau dengan partikel-partikel lain yang ada di dalam matriks logam itu sendiri (Dhadhang & Teuku Nanda, 2012).

Korosi dapat digambarkan sebagai sel galvani yang mempunyai “hubungan pendek” dimana beberapa daerah permukaan logam bertindak sebagai katoda dan lainnya sebagai anoda, dan “rangkaian listrik” dilengkapi oleh rangkaian elektron menuju besi itu sendiri.

Gambar.1.Pembentukan karat

Mekanisme korosi yang terjadi pada logam besi (Fe) dituliskan sebagai berikut :

Fe (s) + H2O (l) + ½ O2(g)  → Fe(OH)2 (s) …(1)

Fero hidroksida [Fe(OH)2] yang terjadi merupakan hasil sementara yang dapat teroksidasi secara alami oleh air dan udara  menjadi feri hidroksida [Fe(OH)3], sehingga mekanisme reaksi selanjutnya adalah :

4 Fe(OH)2(s) + O2 (g) + 2H2O(l) →  4Fe(OH)3 (s) ..(2)

Ferri hidroksida yang terbentuk akan berubah menjadi Fe2O3 yang berwarna merah kecoklatan yang biasa kita sebut karat. (Vogel, 1979). Reaksinya adalah:

2Fe(OH)3 →  Fe2O3 + 3H2O …(3)

Gmbr.2.proses korosi pada besi

Beberapa faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi proses korosi antara lain, yaitu :

1. Suhu

Kenaikan suhu akan menyebabkan bertambahnya kecepatan reaksi korosi. Hal ini terjadi karena makin tinggi suhu maka energi kinetik dari partikel-partikel yang bereaksi akan meningkat sehingga melampaui besarnya harga energi aktivasi dan akibatnya laju kecepatan reaksi (korosi) juga akan makin cepat, begitu juga sebaliknya. (Fogler, 1992)2.

2. Kecepatan alir fluida atau kecepatan pengadukan

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 makin banyak yang lepas sehingga logam akan mengalami kerapuhan (korosi). (Kirk Othmer, 1965)

3. Konsentrasi bahan korosif

Hal ini berhubungan dengan pH atau keasaman dan kebasaan suatu larutan. Larutan yang bersifat asam sangat korosif terhadap logam dimana logam yang berada didalam media larutan asam akan lebih cepat terkorosi karena karena merupakan reaksi anoda. Sedangkan larutan yang bersifat basa dapat menyebabkan korosi pada reaksi katodanya karena reaksi katoda selalu serentak dengan reaksi anoda (Djaprie, 1995)

4. Oksigen

Adanya oksigen yang terdapat di dalam udara dapat bersentuhan dengan permukaan logam yang lembab. Sehingga kemungkinan menjadi korosi lebih besar. Di dalam air (lingkungan terbuka), adanya oksigen menyebabkan korosi (Djaprie,1995)

5. Waktu kontak

Aksi inhibitor diharapkan dapat membuat ketahanan logam terhadap korosi lebih besar. Dengan adanya penambahan inhibitor kedalam larutan, maka akan menyebabkan laju reaksi menjadi lebih rendah, sehingga waktu kerja inhibitor untuk melindungi logam menjadi lebih lama. Kemampuan inhibitor untuk melindungi logam dari korosi akan hilang atau habis pada waktu tertentu, hal itu dikarenakan semakin lama waktunya maka inhibitor akan semakin habis terserang oleh larutan. (Uhlig , 1958)

1.  Pencegahan Korosi

Pencegahan korosi dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu:

a. Pelapisan

Dilakukan dengan memberikan suatu lapisan yang dapat mengurangi kontak antara logam dengan lingkungannya. Lapisan pelindung yang sering dipakai adalah bahan metalik, anoganik ataupuun organik yang relatif tipis.

b. Aliasi logam

Dengan cara mencampurkan logam satu dengan logam yang lain. Aliasi logam ini bertujuan agar mutu suatu logam akan meningkat.

c. Penambahan inhibitor

Inhibitor adalah senyawa tertentu yang ditambahkan pada elektrolit untuk membatasi korosi bejana logam. Inhibitor terdiri dari anion atom-ganda yang dapat masuk kepermukaan logam, dengan demikian dapat menghasilkan selaput lapisan tunggal yang kaya oksigen (Djaprie,1995)

2.  Pencegahan korosi dengan Inhibitor

Korosi dapat dikurangi dengan bebagai macam cara, cara yang paling mudah dan paling murah adalah dengan menambahkan inhibitor ke dalam media. Inhibitor adalah senyawa yang bila ditambahkan dengan konsentrasi yang kecil kedalam lingkungan elektrolit, akan menurunkan laju korosi. Inhibitor dapat dianggap merupakan katalisator yang memperlambat (retarding catalyst). Pemakaian inhibitor dalam suatu sistem tertutup atau sistem resirkulasi, pada umumnya hanya dipakai sebanyak 0.1% berat. Inhibitor yang ditambahkan akan menyebabkan :

a. Meningkatnya polarisasi anoda

b. Meningkatnya polarisasi katoda

c. Meningkatnya bahan tahanan listrik dari sirkuit oleh pembentukan lapisan tebal pada permukaan logam.

3.  Ekstrak Bahan Alam Sebagai Inhibitor Korosi


Gmbr.3.Bahan alam

Umumnya inhibitor korosi berasal dari senyawa-senyawa organik dan anorganik yang mengandung gugus-gugus yang memiliki pasangan elektron bebas, seperti nitrit, kromat, fospat, urea, fenilalanin, imidazolin, dan senyawa-senyawa amina. Namun demikian, pada kenyataannya bahwa bahan kimia sintesis ini merupakan bahan kimia yang berbahaya, harganya lumayan mahal, dan tidak ramah lingkungan, maka sering industri-industri kecil dan menengah jarang menggunakan inhibitor pada sistem pendingin, sistem pemipaan, dan sistem pengolahan air produksi mereka, untuk melindungi besi/baja dari serangan korosi. Untuk itu penggunaan inhibitor yang aman, mudah didapatkan, bersifat biodegradabel, biaya murah, dan ramah lingkungan sangatlah diperlukan.

Inhibitor dari ekstrak bahan alam adalah solusinya karena aman, mudah didapatkan, bersifat biodegradable, biaya murah, dan ramah lingkungan. Ekstrak bahan alam khususnya senyawa yang mengandung atom N, O, P, S, dan atom-atom yang memiliki pasangan elektron bebas. Unsur-unsur yang mengandung pasangan elektron bebas ini nantinya dapat berfungsi sebagai ligan yang akan membentuk senyawa kompleks dengan logam. Ekstrak daun tembakau, teh dan kopi dapat efektif sebagai inhibitor pada sampel logam besi, tembaga, dan alumunium dalam medium larutan garam.

Ekstrak daun tembakau, teh, dan kopi memiliki unsur nitrogen yang berfungsi sebagai pendonor elektron terhadap logam Fe2+ untuk membentuk senyawa kompleks. Kopi mengandung kafein yang merupakan alkaloid yang mempunyai cincin purin dan merupakan derivate dari metil xanthine (1,3,7,-trimetil xanthine) dengan BM 194,14, specific gravity 1,23. Rumus molekul dari kafein adalah C8H10N4O2. 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. Lidah buaya mengandung aloin, aloenin, aloesin dan asam amino. Daun pepaya mengandung N-asetil-glukosaminida, benzil isotiosianat, asam amino. Efektivitas ekstrak bahan alam sebagai inhibitor korosi tidak terlepas dari kandungan nitrogen yang terdapat dalam senyawaan kimianya seperti daun tembakau yang mengandung senyawa-senyawa kimia antara lain nikotin, hidrazin, alanin, quinolin, anilin, piridin, amina, dan lain-lain. Sedangkan daun teh dan kopi banyak mengandung senyawa kafein dimana kafein dari daun teh lebih banyak dibandingkan kopi (Anonim, 2010)

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, MgCl2, KCl akan bereaksi dengan Fe dan diperkirakan menghasilkan FeCl2. Jika ion klorida yang bereaksi semakin besar, maka FeCl2 yang terbentuk juga akan semakin besar, seperti tertulis dalam reaksi berikut :

NaCl  →  Na+ + Cl-

MgCl2 →  Mg2 + 2Cl-

KCl →  K+ + Cl-

Ion klorida pada reaksi diatas 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. Inhibitor ekstrak bahan alam yang mengandung nitrogen mendonorkan sepasang elektronnya pada permukaan logam mild steel ketika ion Fe2+ terdifusi ke dalam larutan elektrolit, reaksinya adalah:

Fe →   Fe2+ + 2e- (melepaskan elektron) dan

Fe2+ + 2e- →   Fe (menerima elektron).

                    Gmbr.4.Mekanisme Proteksi

Produk yang terbentuk diatas mempunyai kestabilan yang tinggi dibanding dengan Fe saja, sehingga sampel besi/baja yang diberikan inhibitor ekstrak bahan alam akan lebih tahan (terproteksi) terhadap korosi. Contoh lainnya, dapat juga dilihat dari struktur senyawa nikotin dan kafein yang terdapat dalam ekstrak daun tembakau, teh, dan kopi, dimana kafein dan nikotin yang mengandung gugus atom nitrogen akan menyumbangkan pasangan elektron bebasnya untuk mendonorkan elektron pada logam Fe2+ sehingga terbentuk senyawa kompleks dengan mekanisme yang sama seperti Gambar.5. Struktur molekul α-pinena dalam getah pinus dan catesin dalam ekstrak gambir disajikan pada Gambr 6. Senyawa tersebur juga mengandung pasangan elektron yang dapat didonorkan.

a.                                        b.

                                                                   

Gambar. 5.Struktur senyawa a. nikotin dan b. Kafein  

    a.                                            b.
Gambar. 6. Struktur senyawa   a. α-pinena  dan b. Catesin

Gogot dkk, 2010 melaporkan dalam penelitiannya bahwa pemanfaatan ekstrak bahan alam sebagai inhibitor korosi dapat dimulai dari mengekstraksi bahan alam yang digunakan. Kemudian mempersiapkan sampel logam besi. Uji korosi dilakukan dengan cara merendam sampel logam besi dalam media air laut selama 7 hari. Setelah waktu tercapai sampel logam besi selanjutnya dibersihkan, dikeringkan dan ditimbang. Percobaan diulangi dengan menambahkan inhibitor (getah pinus, gambir, tembakau dan kopi) dan pada suhu yang bervariasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kenaikan luas permukaan meningkatkan laju korosi, dikarenakan semakin besar permukaan besi yang berkontak dengan larutan.. Dengan adanya pelapisan getah pinus, ekstrak tembakau, gambir dan ekstrak kopi ternyata dapat mengurangi laju korosi. Sesuai dengan mekanisme proteksi yang telah dijelaskan, bahwa ekstrak bahan alam merupakan senyawa yang mengandung atom yang memiliki pasangan electron bebas. Atom ini bersifat sebagai donor elektron sehingga akan menghasilkan senyawa kompleks dengan besi,. Senyawa kompleks ini bersifat stabil, tidak mudah dioksidasi dan akan menyelubungi permukaan logam besi. Dengan demikian korosi bisa dihambat.

Gambar 7. Hubungan Suhu Air Laut terhadap Laju Korosi
tanpa inhibitor dan dengan Pelapisan:(+),
tanpa inhibitor; ( ♦ ), getah pinus; (▲), tembakau; (*), kopi; (■) gambir                                                                                                                                               

Gambar.8. Hubungan Luas Permukaan Besi terhadap Laju Korosi tanpa inhibitor dan dengan berbagamacam Peapisan: (+), tanpa inhibitor; (♦), getah pinus; (▲), tembakau ; (*), kopi; (■), gambir.

 

Selain itu, semakin tinggi suhu maka laju korosi juga akan semakin besar. Korosi adalah peristiwa reaksi oksidasi. Peningkatan suhu akan meningkatkan laju reaksi oksidasi yang dalam hal ini adalah laju korosi. Dengan adanya pelapisan bahan alam, maka akan melindungi permukaanlogam besi sehingga dapat mengurangi laju korosi. Besarnya penurunan laju korosi rata-rata berbagai inhibitor pada rentang suhu 29-37oC disajikan pada tabel dibawah ini :

Tabel.Penurunan laju korosi rata-rata pada berbagai inhibitor pada suhu 29-37oC

 

 Berdasarkan tabel diatas, getah pinus merupakan inhibitor paling efektif dibanding yang lain. Getah pinus dapat menurunkan laju korosi sebesar 87,22% pada rentang suhu 29-37oC. Sedangkan Inhibitor alam yang kurang baik mengurangi laju korosi adalah gambir.

Penelitian lain dari Loto, 2011 melaporkan bahwa ekstrak teh hijau dengan berbagai konsentrasi efektif menghambat korosi baja lunak pada larutan 0,2 M dan 0,5 M H2SO4. Ekstrak teh hijau konsentrasi 100% menunjukkan hasil yang baik sebagai inhibitor korosi pada kedua konsentrasi asam sulfat tsb. Ekstraksi teh hijau 100% pada 0,5 M H2SO4 memberikan hasil efisiensi inhibitor sampai 94% .Sedangkan pada 0,2 M H2SO4, ekstraks teh hijau 100% memberikan hasil efisiensi inhibitor sampai 79%.

Gmbr.9.Variation of inhibitor efficiency with exposure time for the mild steel specimen immersed in 0.2M H2SO4 and addition of different concentrations of green tea extract

Gmbr.10.Variation of inhibitor efficiency with exposure time for
the mild steel specimen immersed in 0.5M H2SO4 and addition of different
concentrations of green tea extract


 

 

Kesimpulan

Korosi adalah proses perusakan suatu material metal/logam secara elektrokimia akibat reaksi dengan lingkungan. Faktor-faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi proses korosi antara lain : suhu, kecepatan alir fluida, konsentrasi bahan korosif, oksigen dan waktu kontak. Korosi dapat dikendalikan dengan beberapa cara yaitu : pelapisan, aliasi logam dan penambahan inhibitor.

Pengendalian korosi dengan cara penambahan inhibitor dapat dilakukan dengan menggunakan ekstrak bahan alam. Inhibitor dari ekstrak bahan alam adalah solusinya karena aman, mudah didapatkan, bersifat biodegradable, biaya murah, dan ramah lingkungan. Ekstrak bahan memiliki pasangan elektron bebas yang  dapat berfungsi sebagai ligan yang akan membentuk senyawa kompleks dengan logam.

 

DAFTAR PUSTAKA

Djaprie S ., 1995, Ilmu dan Teknologi Bahan , ed. 5, hal. 483-510. Erlangga, Jakarta

Fogler, 1992, Elements of Chemical Reaction Engginering , 2nd ed, Prentice – Hall International. Inc, USA

Gogot dkk, 2010. Ekstrak Bahan Alam sebagai Inhibitor Korosi. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia “Kejuangan” ISSN 1693 – 4393 Pengembangan Teknologi Kimia untuk Pengolahan Sumber Daya Alam Indonesia Yogyakarta, 26 Januari 2010

Kurniawan W, Dhadhang & Saifullah S, Teuku Nanda, 2012.Teknologi Sediaan Farmasi.Unsoed Press, Purwokerto

Kirk and Othmer, 1965, Encyclopedia of Chemical Technology, 2nd ed., Vol.6, p. 320, John Willey and Sons, New York

Loto, C.A.2011. Inhibition effect of Tea (Camellia Sinensis) extract on the corrosion of mild steel in dilute sulphuric acid. J. Mater. Environ. Sci. 2 (4) (2011) 335-344  ISSN : 2028-2508

Uhlig, H. H., 1961, Corrosion Handbook, John Willey & Sons Inc., London.

Vogel, 1979, Textbook of Macro and Semimicro Qualitative Inorganik Analysis, 5th ed., p.p. 257- 337, Longman Group Limited., London