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

Transkripsi

1 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

2 Industri migas tidak dapat lepas dari permasalahan korosi Biaya yang mahal untuk penanganan korosi

3 1 2 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. 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.

4 Tingkat kehalusan permukaan tiap material dianggap homogen Dimensi pada tiap material dianggap homogen Perubahan volume, temperatur, tekanan dan ph larutan elektrolit dapat diabaikan

5 1 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 2 Menganalisa mekanisme inhibisi dari inhibitor daun sukun yang diaplikasikan pada baja karbon rendah API 5L Grade B

6 1 Memanfaatkan daun sukun sebagai alternatif inhibitor yang digunakan pada baja karbon yang digunakan pada industri 2 Memberikan motivasi bagi peneliti lainnya agar terus menggali potensi senyawa-senyawa organik dari bahan alam khususnya di Indonesia yang mempunyai kelimpahan sumber daya alam

7

8

9 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 berpotensi untuk korosi internal (Roberge,2000).

10 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)

11 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 B : Line Pipe : Grade yang berhubungan dengan sifat mekanik material dan komposisi kimianya Elemen Kadar (%) Carbon 0.22 Mangan 1.2 Phospor Sulfur Titanium 0.04

12 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.

13 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

14 Bahan alam dipilih sebagai alternatif karena mudah didapatkan, aman, bersifat biodegradable, biaya murah, dan ramah lingkungan 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

15 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)

16

17

18 API 5L Grade B Larutan elektrolit NaCl 3.5% dan H 2 SO 4 1 M Ekstrak tumbuhan daun sukun dengan variasi konsentrasi 0, 100, 200, 300, 400, dan 500 ppm

19 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

20 H 2 SO 4 1 M Larutan H 2 SO 4 Siapkan 54,64 ml larutan H 2 SO 4 98% Dimasukkan ke dalam labu ukur 1000 ml dan diencerkan dengan aquades sampai tanda batas Larutan H 2 SO 4 1 M

21 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

22 Preparasi Spesimen Weight Loss Memotong spesimen dengan dimensi 20x20x3 mm Spesimen dibor dengan diameter mata bor 3 mm Menghaluskan permukaan dengan kertas gosok hingga rata dan bersih pada semua sisinya

23 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.

24 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.

25 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.

26 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.

27 Pengujian FTIR 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.

28

29 Hasil Pengujian Flavonoid Total No Sample (g) Absorbansi % Flavonoid Hasil Spektrum UV-Vis pada daun sukun

30 Hasil Pengujian Weight Loss Laju korosi tertinggi berada pada konsentrasi 0 ppm atau tanpa penambahan inhibitor yaitu sebesar mpy, sedangkan laju korosi terendah berada pada konsentrasi 300 ppm yaitu sebesar mpy. Grafik pengaruh konsentrasi terhadap laju korosi pada larutan NaCl 3.5%

31 Grafik pengaruh konsentrasi terhadap efisiensi inhibitor pada larutan 3.5% NaCl Efisiensi inhibitor tertinggi berada pada konsentrasi 300 yaitu sebesar %.

32 Grafik pengaruh konsentrasi terhadap laju korosi pada larutan 1 M H 2 SO 4 Laju korosi tertinggi berada pada konsentrasi 0 ppm yaitu sebesar mpy, sedangkan laju korosi terendah berada pada konsentrasi 500 ppm yaitu sebesar mpy.

33 Grafik pengaruh konsentrasi terhadap efisiensi inhibitor pada larutan 1 M H 2 SO 4 Efisiensi inhibitor tertinggi berada pada konsentrasi 500 yaitu sebesar %.

34 Hasil Pengujian EIS Kurva Nyquist Baja API 5L grade B pada konsentrasi inhibitor 0 ppm dan 500 ppm dalam larutan 1 M H 2 SO 4

35 Kurva Nyquist Baja API 5L grade B pada konsentrasi inhibitor 0 ppm dan 300 ppm dalam larutan 3.5% NaCl

36 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 jenisjenis 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.

37 Hasil Fitting NaCl Hasil Fitting H 2 SO 4

38 Equivalent Circuit H 2 SO 4 efisiensi inhibitor daun sukun dalam larutan 1 M H 2 SO 4 pada konsentrasi 500 ppm yaitu sebesar % Parameter Konsentrasi (ppm) Elektrokimia Rs (ohm) Qydl (µf) Qadl Rp (ohm) Qy2 (µf) 6.343µ 1.39µ Qa

39 Equivalent Circuit NaCl efisiensi inhibitor daun sukun dalam larutan 3.5% NaCl pada konsentrasi 300 ppm yaitu sebesar % Parameter Konsentrasi (ppm) Elektrokimia Rs (ohm) C1 (µf) 2.407m 1.943m Rct (ohm) L µ µ R1 (ohm) C2 (µf) m R2 (ohm)

40 Hasil Pengujian FTIR Grafik spektra FTIR ekstrak daun sukun

41 Grafik spektra FTIR baja API 5L grade B setelah perendaman di 3.5% NaCl Grafik spektra FTIR baja API 5L grade B setelah perendaman di 1 M H 2 SO 4

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

43 No Tabel analisa FTIR dengan IR Table Reference Bilangan Gelombang daun sukun (cm-1) Bilangan Gelombang Tabel Korelasi (cm-1) Perkiraan Gugus Fungsi O-H dan N-H (Amina) C-H stretch (aromatic) C=C stretch (aromatic) C-H (Methyl) C-O (Ether aromatic) 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.

44

45 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 mpy dan mpy saat tidak ditambahkan inhibitor dengan efisiensi inhibitor sebesar %. Sedangkan untuk konsentrasi 300 ppm dalam larutan 3.5% NaCl laju korosi baja API 5L Grade B sebesar mpy dan mpy kondisi tanpa inhibitor dengan efisiensi inhibitor sebesar %. 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.

46 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.