TUGAS UMUM

JENIS-JENIS SURFAKTAN

Surfaktan merupakan molekul yang memiliki gugus polar yang suka air

(hidrofilik) dan gugus non polar yang suka minyak (lipofilik) sekaligus, sehingga dapat

mempersatukan campuran yang terdiri dari minyak dan air. Surfaktan adalah bahan

aktif permukaan, yang bekerja menurunkan tegangan permukaan cairan, sifat aktif ini

diperoleh dari sifat ganda molekulnya. Bagian polar molekulnya dapat bermuatan

positif, negatif ataupun netral, bagian polar mempunyai gugus hidroksil semetara bagian

non polar biasanya merupakan rantai alkil yang panjang. Surfaktan pada umumnya

disintesis dari turunan minyak bumi dan limbahnya dapat mencemarkan lingkungan,

karena sifatnya yang sukar terdegradasi, selain itu minyak bumi merupakan sumber

bahan baku yang tidak dapat diperbarui.

Surfaktan (surfactant = surfactive active agent) adalah zat seperti detergent yang

ditambahkan pada cairan utuk meningkatkan sifat penyebaran atau pembasahan dengan

menurunkan tegangan permukaan caira khususnya air. Sufaktan mempunyai struktur

molekul yang terdiri dari gugus hydrophobic dan hydrophilic. Gugus hydrophobic

merupakan gugus yang sedikit tertarik/menolak air sedangkan gugus hydrophilic

tertarik kuat pada molekul air. Sturktur ini disebut juga dengan struktur amphipatic.

Adanya dua gugus ini menyebabkan penurunan tegangan muka dipermukaan cairan.

Gugus hidrofilik pada surfaktan bersifat polar dan mudah bersenyawa dengan air,

sedangkan gugus lipofilik bersifat non polar dan mudah bersenyawa dengan minyak.

Di dalam molekul surfaktan, salah satu gugus harus lebih dominan jumlahnya.

Bila gugus polarnya yang lebih dominan, maka molekul-molekul surfaktan tersebut

akan diabsorpsi lebih kuat oleh air dibandingkan dengan minyak. Akibatnya tegangan

permukaan air menjadi lebih rendah sehingga mudah menyebar dan menjadi fase

kontinu. Demikian pula sebaliknya, bila gugus non polarnya lebih dominan, maka

molekul molekul surfaktan tersebut akan diabsorpsi lebih kuat oleh minyak

dibandingkan dengan air. Akibatnya tegangan permukaan minyak menjadi lebih rendah

sehingga mudah menyebar dan menjadi fase kontinu.

Penambahan surfaktan dalam larutan akan menyebabkan turunnya tegangan

permukaan larutan. Setelah mencapai konsentrasi tertentu, tegangan permukaan akan

konstan walaupun konsentrasi surfaktan ditingkatkan. Bila surfaktan ditambahkan

melebihi konsentrasi ini maka surfaktan mengagregasi membentuk misel. Konsentrasi

terbentuknya misel ini disebut Critical Micelle Concentration (CMC). Tegangan

permukaan akan menurun hingga CMC tercapai. Setelah CMC tercapai, tegangan

permukaan akan konstan yang menunjukkan bahwa antar muka menjadi jenuh dan

terbentuk misel yang berada dalam keseimbangan dinamis dengan monomernya.

Surfaktan banyak ditemui di bahan deterjen, kosmetik, farmasi dan tekstil. Produk

pangan seperti es krim juga menggunakan surfaktan sebagai bahannya. Karena sifatnya

yang menurunkan tegangan permukaan, surfaktan dapat digunakan sebagai bahan

pembasah (wetting agent), bahan pengemulsi (emulsion agent) dan sebagai bahan

pelarut (solubilizing agent).

Secara umum, surfaktan ada empat macam. Surfaktan anionik, surfaktan yang

bagian alkilnya terikat suatu anion. Contohnya garam alkana sulfonat, garam olefin

sulfonat. Surfaktan kationik, surfaktan yang bagian alkilnya terikat suatu kation.

Contohnya garam alkil trimetil amonium, garam dialkil-dimetil amonium, garam alkil

dimethil benzil amonium. Surfaktan nonionik, surfaktan yang bagian alkilnya tidak

bermuatan. Contohnya ester gliserin, ester sorbitan, ester sukrosa, polietilena alkil

amina, glukamina, alkil poliglukosida, mono alkanol amina, dialkanol amina dan alkil

amina oksida. Surfaktan amfoter, surfaktan yang bagian alkilnya mempunyai muatan

positif dan negatif. Contohnya asam amino, betain, dan fosfobetain.

Surfaktan dapat digolongkan menjadi dua golongan besar, yaitu surfaktan yang

larut dalam minyak dan surfaktan yang larut dalam air.

1) Surfaktan yang larut dalam minyak

Ada tiga yang termasuk dalam golongan ini, yaitu senyawa polar berantai

panjang, senyawa fluorokarbon, dan senyawa silikon. Salah satu metode EOR yang

sedang berkembang adalah injeksi kimia. Bahan kimia yang digunakan adalah alkali,

surfaktan, dan polimer. Salah satu cara EOR dilakukan dengan cara menginjeksikan

surfaktan ke dalam reservoir. Surfaktan yang digunakan adalah surfaktan yang larut

dalam minyak (oil soluble). Ketika surfaktan diinjeksikan maka surfaktan menyebar ke

dalam minyak dan air kemudian menurunkan tegangan antarmuka yang rendah

meningkatkan capillary number. Hasilnya, lebih banyak minyak yang tadinya dalam

kondisi immobile berubah menjadi mobile. Menyebabkan perbaikan rasio mobilitas

yang efektif.

Surfaktan dapat menurunkan tegangan antar muka antara fluida dengan fluida,

fluida dengan batuan, dan fluida dengan hidrokarbon. Disamping itu, surfaktan dapat

memecah tegangan antar muka dari minyak yang terikat dengan batuan, mengurangi

terjadinya water blocking dan mengubah sifat kebasahan (wet ability) batuan menjadi

suka air (water wet). Dalam kondisi batuan yang bersifat water wet, minyak menjadi

fasa yang mudah mengalir dan dengan demikian water cut dapat diturunkan,

memperbaiki permeabilitas, dan diharapkan terjadinya peningkatan produktifitas sumur.

Subjek penting lainnya pada surfaktan untuk EOR adalah adsorpsi surfaktan

dimana surfaktan akan kontak dengan permukaan batuan padat. Banyak surfaktan

teradsorpsi pada sela batuan hingga terjadi interaksi elektrostatik antara lokasi aplikasi

pada permukaan padat dan surfaktan. Faktor yang mempengaruhi adsorpsi surfaktan

dalam sebuah reservoir meliputi temperatur, pH, salinitas, tipe surfaktan, dan tipe

batuan. Satu-satunya faktor yang dapat dimanipulasi untuk tujuan enhanced oil recovery

adalah tipe surfaktan, yang disesuaikan dengan kondisi reservoir.

2) Surfaktan yang larut dalam pelarut air

Golongan ini banyak digunakan antara lain sebagai zat pembasah, zat pembusa,

zat pengemulsi, zat anti busa, detergen, zat flotasi, pencegah korosi, dan lain-lain. Ada

empat yang termasuk dalam golongan ini, yaitu surfaktan anion yang bermuatan negatif,

surfaktan yang bermuatan positif, surfaktan nonion yang tak terionisasi dalam larutan,

dan surfaktan amfoter yang bermuatan negatif dan positif bergantung pada pH-nya.

Penggunaan surfaktan ini bertujuan untuk meningkatkan kestabilan emulsi dengan cara

menurunkan tegangan antarmuka, antara fasa minyak dan fasa air. Surfaktan

dipergunakan baik berbentuk emulsi minyak dalam air maupun berbentuk emulsi air

dalam minyak.

Klasifikasi surfaktan berdasarkan muatannya dibagi menjadi empat golongan,

yaitu :

1) Surfaktan anionik

Umumnya merupakan garam natrium, akan terionisasi menghasilkan Na+ dan

ion surfaktannya bermuatan negatif. Surfaktan anionik umumnya diproduksi secara

besar-besaran pada industri detergen. Detergen anionik yang digunakan adalah sekitar

75% dari seluruh surfaktan yang digynakan, dan hampir 95% darinya adalah alkil-alkil

sulfat dan alkil benzen sulfonat. Jenis ini merupakan komponen polutan utama detergen

pada air permukaan. Surfaktan anionik yaitu surfaktan yang bagian alkilnya terikat pada

suatu anion. Surfaktan ini memiliki kepala yang bermuatan negatif. Surfaktan jenis ini

banyak digunakan pada industri laundri dan juga efektif dimanfaatkan dalam proses

perbaikan atau perawatan tanah yang tercemar minyak dan senyawa hidrofobik lainnya.

Surfaktan ini dapat bereaksi dalam air cucian dengan ion air sadah bermuatan positif

seperti kalsium dan magnesium. Reaksi ini menyebabkan deaktifasi parsial pada

surfaktan. Semakin banyak ion kalsium atau magnesium di dalam air maka makin

banyak pula surfaktan anionik yang akan dideaktifasi.

Surfaktan ini membentuk kelompok surfaktan yang paling besar dari jumlahnya.

Sifat hidroliknya berasal dari bagian kepala ionik yang biasanya merupakan gugus

sulfat atau sulfonat. Pada kasus ini, gugus hidrofob diikat ke bagian hidrofil dengan

ikatan C-O-S yang labil, yang mudah dihidrolisis. Beberapa contoh dari surfaktan

anionik adalah linier alkilbenzen sulfonat (LAS), alkohol sulfat (AS), alpha olefin

sulfonat (AOS) dan parafin atau secondary alkane sulfonat (SAS). Contoh surfaktan

anionic biasa disebut sabun (sabun asam lemak). Surfaktan anionic ini sangat tidak

menguntungkan karena sangat lambat terurai oleh bakteri pengurai. Oleh kerena itu ABS

kemudian digantikan oleh surfaktan yang dapat dibiodegradasi yang dikenal dengan Linier Alkilbenzen

Sulfonat (LAS). Rumus senyawa kimia natrium dodekil sulfonat yaitu C12H23CH2SO3-Na+

dan rumus senyawa kimia natrium dodekil benzensulfonat : C12H25ArSO3-Na+ .

2) Surfaktan kationik

Surfaktan kationik yaitu surfaktan yang bagian alkilnya terikat pada suatu

kation. Contohnya garam alkil trimetil ammonium, garam dialkil-dimethil ammonium

dan garam alkil dimetil benzil ammonium. Surfaktan jenis ini memiliki kepala yang

bermuatan positif di dalam air. Terdapat tiga kategori surfaktan kationik jika didasarkan

pada spesifikasi aplikasinya, yakni pada industri pelembut dan deterjen, surfaktan

kationik menybabkan terjadinya kelembutan. Penggunaan utamanya adalah pada

produk-produk laundri sebagai pelembut. Salah satu contoh surfaktan kationik adalah

esterquat. Pada laundry deterjen, surfaktan kationik (muatan positif) meningkatkan

packing molekul surfaktan anionik (muatan negatif) pada antarmuka air. Contoh

surfaktan ini adalah surfaktan dari sistem mono alkil kuartener. Pada pembersih rumah

dan kamar mandi, surfaktan kationik sebagai agen disinfektan.

3) Surfaktan nonionik

Surfaktan nonionik yaitu surfaktan yang bagian alkilnya tidak bermuatan.

Surfaktan ini tidak memiliki muatan, sehingga menjadi penghambat bagi dekativasi

kesadahan air. Surfaktan sejenis ini tidak berdisosiasi dalam air, tetapi bergantung pada

struktur (bukan keadaan ion-nya) untuk mengubah hidrofilitas yang membuat zat

tersebut larut dalam air. Surfaktan nonionik biasanya digunakan bersama-sama dengan

surfaktan aniomik. Jenis ini hampir semuanya merupakan senyawa turunan poliglikol,

alkiloamida atau ester-ester dari polihidroksi alkohol. Contohnya ester gliserin asam

lemak, ester sorbitan asam lemak, ester sukrosa asam lemak, polietilena alkil amina,

glukamina, alkil poliglukosida, mono alkanol amina, dialkanol amina dan alkil amina

oksida. Rumus senyawa kimia pentaeritritit palmitat yaitu CH3(CH2)14COO-CH2-

C(CH2OH)3 sedangkan rumus senyawa kimia polioksietilendodekileter yaitu C12H25-O-

(CH2-CH2O)2H.

4) Surfaktan amfoter

Surfaktan amfoter yaitu surfaktan yang bagian alkilnya mempunyai muatan

positif dan negatif. Ia dapat berupa anionik, kationik atau ninionik dalam suatu larutan

tergantung pada pH air yang digunakan. Surfaktan ini bisa terdiri dari dua gugus muatan

dengan tanda yang berbeda. Contohnya surfaktan yang mengandung asam amino,

betain, fosfobetain. Surfaktan pada umumnya disintesis dari turunan minyak bumi,

seperti linier alkilbensen sulfonat (LAS), alkil sulfonat (AS), alkil etoksilat (AE) dan

alkil etoksilat sulfat (AES).

Surfaktan dari turunan minyak bumi dan gas alam ini dapat menimbulkan

pencemaran terhadap lingkungan, karena surfaktan ini setelah digunakan akan menjadi

limbah yang sukar terdegradasi. Disamping itu, minyak bumi yang digunakan

merupakan sumber bahan baku yang tidak dapat diperbaharui. Masalah inilah yang

menyebabkan banyak pihak mencari alternatif surfaktan yang mudah terdegradasi dan

berasal dari bahan baku yang dapat diperbaharui.

Berbagai dasar dari alasan yang digunakan orang dalam mengklasifikasikan

surfaktan. Berdasarkan sumber bahan baku pembuatannya, surfaktan terbagi menjadi :

1) Surfaktan dengan bahan baku petroleum

Rantai hidrokarbon linear atau n-parafin dapat diekstrak dari fraksi petroleum.

Kerosen adalah fraksi petroleum yang mengandung hidrokarbon C10-C16. Kelemahan

dari surfaktan ini adalah pencemaran terhadap lingkungan, surfaktan yang dihasilkan

sukar terdegradasi. Selain itu bahan mentah berasal dari sumber daya alam yang tidak

dapat diperbaharui.

2) Surfaktan dengan bahan baku batubara.

3) Surfaktan dengan bahan baku lemak atau minyak.

4) Surfaktan dengan bahan baku karbohidrat.

Pada aplikasinya sebagai bahan pembersih untuk material kain, tanah dan

sejenisnya, surfaktan dapat bekerja melalui tiga cara yang berbeda, yakni roll up,

emulsifikasi dan solubilisasi. Pada mekanisme roll up ini, surfaktan bekerja dengan

menurunkan tegangan antarmuka antara minyak dengan kain atau material lain yang

terjadi dalam larutan berair. Pada mekanisme emulsifikasi, surfaktan menurunkan

tegangan antarmuka minyak-larutan dan menyebabkan proses emulsifikasi terjadi.

Melalui interaksi solubilisasi dengan misel dari surfaktan dalam air (pelarut), senyawa

secara simultan terlarut dan membentuk larutan yang stabil dan jernih.

DAFTAR PUSTAKA

Anellya. 2013. Surfaktan. (Online). http://id.wikipedia.org/wiki/Surfaktan). (Diakses

pada 7 Maret 2015)

Aziz, Zainal. 2013. Surfaktan Anionik. (Online). http://alizaala.blogspot.com/

p/surfaktan-anionik.html). (Diakses pada 7 Maret 2015)

Setiyo, Agus. 2010. Surfaktan Untuk Eor. (Online). http://infotambang.com/surfaktan-

untuk-eor-enhanced-oil-recovery-p568-164.htm). (Diakses pada 7 Maret 2015)

Wahyu. 2012. Jenis-jenis Surfaktan. (Online). http://duniawahyu.blogspot.com/2012

/03/kimia-permukaan-surfaktan.html). (Diakses pada 8 Maret 2015)

Yuliastuty, Intan. 2013. Klasifikasi Surfaktan. (Online). http://intanint.blogspot.com/20

13/12/makalah-surfaktan.html). (Diakses pada 8 Maret 2015)