Korosi:Mekanisme,Penyebab,dan Pencegahan Korosi Dengan Inhibitor
Pencegahan Korosi Dengan Menggunakan Inhibitor
Pendahuluan
Korosi logam adalah salah satu masalah penting yang dihadapi oleh kelompok industri maju. Diperkirakan bahwa di negara maju seperti Amerika Serikat saja ternyata biaya tahunan untuk mengatasi korosi mencapai sepuluh milyar dollar. Korosi atau secara awam dikenal sebagai pengkaratan, merupakan suatu peristiwa alamiah yang ditandai dengan kerusakan atau penurunan kualitas suatu bahan logam yang disebabkan oleh terjadinya reaksi dengan lingkungan. Proses korosi logam berlangsung secara elektrokimia yang terjadi secara simultan pada daerah anoda dan kotoda yang membentuk rangkaian arus listrik tertutup.
Proses pencegahan korosi dapat dilakukan, diantaranya dengan pelapisan pada permukaan logam, perlindungan katodik, penambahan inhibitor korosi dan lain-lain. Inhibitor korosi sendiri didefinisikan sebagai suatu zat yang apabila ditambahkan dalam jumlah sedikit ke dalam lingkungan akan menurunkan serangan korosi lingkungan terhadap logam. 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 biodegradable, biaya murah, dan ramah terhadap lingkungan sangatlah diperlukan dalam hal ini.
Defenisi Korosi
Korosi dapat diartikan sebagai penurunan mutu logam akibat reaksi elektrokimia dengan lingkungannya (udara,air,bakteri,ds.). Tetapi bila kerusakan tersebut aksi mekanis, seperti penarikan, pembengkakan atau patah, maka hal ini tidak disebut peristiwa korosi. 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).
 |
| Gambar 1. Pembentukan Korosi |
Mekanisme Korosi
Mekanisme korosi yang terjadi pada logam besi
(Fe) dapat dituliskan dalam persamaan 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 d menjadi feri hidroksida
[Fe(OH)3], sehingga mekanisme reaksi selanjutnya
adalah :
4Fe(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) Untuk reaksinya adalah:
2Fe(OH)₃ Fe₂O₃ + 3H₂O ...(3)
Korosi terjadi akibat reaksi elektrokimia dengan
lingkungannya. Salah satu kondisi lingkungan yang
sering menyebabkan terjadinya korosi pada besi
adalah air laut. Karena air laut merupakan larutan
yang mengandung berbagai macam garam dan mineral. Jumlah
garam dapat dinyatakan dengan salinitas yaitu jumlah
bahan-bahan padat yang terlarut dalam 1 kg air laut.
Karena banyaknya bahan-bahan padat yang terdapat
dalam air laut maka akan mempengaruhi laju korosi
suatu bahan logam seperti pada Tabel 1. berikut ini.
Tabel 1. Komposisi Kimia Air Laut
Air laut sangat mempengaruhi laju korosi pada sebuah logam yang dilaluinya atau yang kontak langsung
dengannya, hal ini dikarenakan air laut mempunyai
konduktivitas yang tinggi dan memiliki ion klorida
yang dapat menembus permukaan logam. Besarnya
pH pada permukaan air laut bervariasi antara 7,8 -8,3
dan merupakan fungsi dari kedalaman; pH biasanya
bergerak minimum dengan naiknya kedalaman laut.
Penyebab Korosi
Beberapa faktor lingkungan yang dapat
mempengaruhi proses korosi antara lain, yaitu :
- 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.
- 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).
- 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.
- 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.
- 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.
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.
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 :
1). Meningkatnya polarisasi anoda
2). Meningkatnya polarisasi katoda
3). Meningkatnya bahan tahanan listrik dari sirkuit
oleh pembentukan lapisan tebal pada permukaan
logam.
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.
Keefektifan ini diduga karena 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.
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 :
Jika melihat pada reaksi diatas nampak bahw 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).
Produk yang terbentuk di atas 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.2. Struktur
molekul α-pinena dalam getah pinus dan catesin dalam ekstrak gambir disajikan pada Gambar 3..
Senyawa tersebur juga mengandung pasangan elektron
yang dapat didonorkan.
