Rekayasa Bahan: Korosi Mikrobiologi

I. Pendahuluan

Korosi dapat terjadi karena proses fisis, kimiawi, maupun biologis. Korosi oleh mikrobiologi merupakan korosi yang disebabkan oleh mikroorganisme, khususnya oleh bakteri, yang disebut juga dengan MIC (Microbiologically Influenced Corrosion). Korosi jenis ini cukup berbahaya karena dapat terjadi pada kondisi range pH disekitar pH netral, yaitu antara pH 4 sampai 9 dengan suhu lingkungan berkisar antara 10° C hingga 50°C. Korosi jenis ini biasanya terjadi pada tempat-tempat yang terbuat dari logam dengan kondisi konstan/stagnan. Logam-logam yang dapat terkorosi oleh mikrobiologi antara lain baja karbon,stainless steel, dan logam paduan aluminium-tembaga.

Awal kemunculan dari MIC sering kali tidak terduga, korosi berat dari sejumlah logam terjadi pada temperatur lingkungan normal atau larutan encer dimana laju korosi biasanya rendah. Ciri khas terjadinya MIC adalah adanya endapan yang berlebihan atau terjadi penebalan lapisan (gumpalan) disekitar MIC.

Gambar 1. Korosi MIC[2]

II. Jenis-jenis Mikrobiologi Penyebab Korosi

Mikroorganisme hadir pada kondisi aerob, maupun anaerob. Kondisi aerob merupakan kondisi dengan ketersediaan yang melimpah, sebaliknya anaerob merupakan kondisi dengan tanpa adanya oksigen. Berikut adalah tabel jenis bakteri aerobik dan anaerobik penyebab korosi.

Tabel 1. Bakteri Aerobik Penyebab Korosi[4]

Genus atau SpesiesRange pH

Range

Suhu °C

Logam yang Dapat Terkorosi

Aksi Korosif

Thiobacillus thiooxidans

0.5-8 10-40Besi dan baja, paduan tembaga

Mengoksidasi sulfur dan sulfida menjadi H2SO4,

Thiobacillus ferrooxidans

1-7 10-40 Besi dan bajaMengoksidasi Fe2+ menjadi Fe3+

Gallionella 7-10 20-40Besi dan baja,stainless steel

Mengoksidasi Fe2+ dan Mn2+menjadi Fe3+ dan Mn3+

Sphaerotilus 7-10 20-40Besi dan baja,stainless steel

Mengoksidasi Fe2+ dan Mn2+menjadi Fe3+ dan Mn3+

Pseudonomas 4-9 20-40 Besi dan baja,stainless steel

Mereduksi Fe3+menjadi

Fe2+

P. aeruginosa 4-8 20-40 Paduan aluminium ...

Tabel 2. Bakteri Anaerobik Penyabab Korosi[4]

Genus atau SpesiesRange pH

Range

Suhu °C

Logam yang Dapat Terkorosi

Tindakan Korosif

Desulfovibrio desulfuricans

4-8 10-40

Besi dan baja,stainless steel, aluminium seng, paduan tembaga

Memanfaatkan hidrogen dalam mereduksi SO42-menjadi S2- dan H2S

Desulfotomaculum nigrificans

6-810-40 dan 45-75

Besi dan baja,stainless steel

Mereduksi SO42-menjadi S2- dan H2S

Desulfomonas ... 10-40 Besi dan bajaMereduksi SO42-menjadi S2- dan H2S

Selain bakteri-bakteri pada Tabel 1. dan Tabel 2. terdapat mikroorganisme berupa jamur yang juga dapat berperan menyebabkan MIC, yaitu jamur Cladosporium resinae yang bekerja pada range pH 3-7 dengan temperatur lingkungan 10°C-45°C dan dapat mengkorosi logam paduan aluminium dengan memproduksi asam organik dalam proses metabolismenya.

III. Mekanime Korosi Mikrobiologi

3.1 Mekanisme Korosi Oleh Bakteri Anaerobik pada Besi

Bakteri anaerob ini dikenal dengan bakteri pereduksi sulfat (SRB). Dalam metabolismenya, bakteri ini mengeluarkan enzim hidrogenase yang dapat melakukan depolarisasi pada daerah yang sekitar mikroba. Depolarisasi terjadi karena pasokan oksigen ke daerah katoda bereaksi dengan ion hidrogen. Adanya bakteri ini pada besi akan menyebabkan terjadinya reaksi reduksi katodik

2H+ + 2e- -->2H -->H2

yang bertambah cepat reaksinya ketika H yang baru terbentuk bereaksi dengan O yang terbentuk dari reduksi sulfat

SO42- -->S2- + 4O

Sulfida yang terbentuk, baik sulfida terlarut maupun sulfida padat, akan mempercepat proses korosi.

S2- + Fe2+ --> FeS

FeS yang terbentuk merupakan produk korosi. Film FeS dapat menjadi pelindung pada daerah sulfida netral, dimana hidrogenase dapat membantu penghapusan hidrogen pada ataudari dalam film sulfida. Selain FeS produk samping yang dihasilkan adalah Fe (OH)2

3 Fe2+ + 6 (OH)- --> 3 Fe (OH)2

yang akan membentuk gumpalan kerak besi.

Gambar 2. Korosi Bakteri Anaerobik pada Besi[2]

3.2 Mekanisme Korosi Oleh Bakteri Aerobik pada Besi

Dari sudut pandang korosi, konsumsi oksigen oleh bakteri aerobik dapat mengakibatkan terjadinya satu atau beberapa hal seperti pembentukan lendir, oksidasi sulfida, oksidasi besi, dan terbentuknya asam sebagai hasil metabolisme. Bakteri pengoksidasi sulfida akan menghasilkan asam belerang yang korosif, namun dapat juga menghasilkan lendir. Sedangkan bakteri pengoksidasi besi akan mengoksidasi ion besi Fe2+ yang mudah terlarut menjadi ion yang sulit terlarut, ion Fe3+. Rendahnya aktivitas Fe2+ akan meningkatkan laju reaksi anodik.

Fe --> Fe2+ + 2e-

Hasil dari oksidasi ini adalah berubah gumpalan tak terlarut yang terbuat dari oksida ferik hidrat dan ekskresi lendir biologis yang tumbuh pada permukaan besi. Daerah dibawah endapan (gumpalan) hasil oksidasi akan terlindung dan menjadi anoda. Dengan oksigen yang semakin berkurang disekeliling logam tersebut, maka akan terjadi reaksi

O2 + 2H2O + 4e- --> 4OH-.

Peningkatan kosentrasi OH- pada permukaan akan memicu terbentuknya endapan Fe(OH)3atau Fe2(CO)3.

3.3 Mekanisme Korosi Oleh Mikroorganisme pada Stainless Steel dan logam lainnya

MIC pada stainless steel sering kali terlihat pada logam las-an. Serangan paling besar terjadi pada logam las itu sendiri atau pada heat affected zone (HAZ) di dekat daerah pengelasan. Pada aluminium, korosi dapat terjadi pada air dengan pH netral. Mikroba, misalnya jamur, memproduksi asam yang larut dalam air sebagai fase pengkotaminasi dan menyerang aluminium tersebut. Bakteri Thiobacillus thiooxidans mengkorosi tembaga dan tahan terhadap racunnya hingga konsentrasi 2% tembaga.

IV. Tempat – tempat yang Dapat Terserang Korosi Mikrobiologi

Korosi mikrobiologi berbahaya karena dapat terjadi pada rentang pH asam, basa, bahkan netral. Korosi tersebut dapat terjadi dimana saja dengan kondisi lingkungan yang sesuai dengan kebutuhan perkembangan mikroba penyebab korosi, termasuk pada berbagai jenis industri. Korosi yang terjadi pada peralatan industri perlu dihindari karena dapat mempengaruhi kualitas proses dan dapat menyebabkan kegagalan proses. Berikut adalah tempat-tempat yang biasanya dapat terjadi korosi mikrobiologi pada beberapa jenis industri.

Tabel 3. Industri yang Berpotensi Adanya Korosi Mikrobiologi[4]

Jenis Industri Lingkup Permasalahan

Industri proses – kimiaTangki stainless steel, jalur pipa dan sambungan, daerah las-an setelah menjalanihydrotest

Pembagkit nuklirTangki dan perpiapaan baja karbon danstainless steel, pipa dan tabung air pendingin

Industri minyak dan gas onshore danoffshore

Sistem handling minyak dan gas

Industri dengan jalur pipa bawah tanah

Tanah dekat dengan bahan organik yang membusuk

Industri water treatment Heat exchanger dan perpipaan

Industri pemeliharaan jalan raya Pipa gorong-gorong

Industri aviasi Tangki penyimpanan bahan bakar

Gambar 3. Sedimen lendir korosi yang terbentuk pada permukaan di dalam pipa (I),Produk korosi yang terbentuk pada bagian bawah atap tangki penyimpanan berbahan paduan aluminium selama hydrotest (II), Korosi pada radiator elbow diesel engine cooling system(IIIa), pembungkus thermostat (IIIb), dan radiator housing (IIIc).[3]

V. Faktor yang Mempengaruhi Terjadinya Korosi Mikrobiologi

Masalah korosi mikrobiologis di dalam suatu sistem lingkungan mempunyai beberapa variabel-variabel yaitu :

1. Temperatur, umumnya kenaikan suhu dapat meningkatkan laju korosi tergantung karakteristik mikroorganisme yang mempunyai suhu optimum untuk tumbuh yang berlainan.

2. pH, umumnya pH bulk air dapat mempengaruhi metabolisme mikroorganisme.

3. Kadar Oksigen, banyak bakteri membutuhkan O2 untuk tumbuh, namun pada organisme fakultatif jika O2 berkurang maka dengan cepat bakteri ini mengubah metabolismenya menjadi bakteri anaerob.

VI. Penanggulangan Korosi Mikrobiologi

Pencegahan MIC dapat dilakukan dengan cara melakukan pembersihan permukaan secara mekanis berkala dan perawatan dengan biocides untuk mengontrol populasi bakteri. Biocidesadalah formulasi dari satu atau lebih substansi aktif yang dapat membunuh atau mengendalikan virus, bakteri, ganggang, jamur atau ragi. Selain itu, selama penyimpanan atau setelah dilakukannya hydrotest, air tidak boleh dipertahankan sampai beberapa hari. Untuk menghindari kemungkinan terjadinya MIC, pengurasan total dan pengelapan hingga kering perlu dilakukan.

Daftar Pustaka

[1] D. Suhartanti, 2006, Laju Korosi Baja oleh Desulfomicrobium Baculatum danDesulfomonas Pigra, Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta.

[2] G. Priyotomo, Teguh, 2007, Degradasi Fungsi Sistem Industri Akibat Korosi Mikrobiologi, Puslit Metalurgi LIPI.

[3] J. Starosvetsky et al, 2007, Identification of microbiologically influenced corrosion (MIC) in industrial equipment failures, Elsevier Journal.

[4] Jones, Denny A, 1996, Principles and Prevention of Corrosion, Prentice Hall

[5] http://en.wikipedia.org/wiki/Microbial_corrosion