I

LAPORAN AKHIR PKM

JUDUL PROGRAM :

Pengaruh Variasi komposisi Asam Glutamat sebagai inhibitor

baja karbon dalam media air laut

BIDANG KEGIATAN :

PKM P

Diusulkan oleh :

Ken Ninez Nurpramesti p 2710100071 Angkatan 2010

Luthfi Ardiansyah 2710100063 Angkatan 2010

Retno Damastuti 2711100031 Angkatan 2011

Yogie Arisandi Trisnawan 2711100041 Angkatan 2011

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA 2013

i

I

20 Agustus 2013

I

I. PENDAHULUAN

I.1 LATAR BELAKANG MASALAH

Logam terutama baja banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari.Baja

banyak digunakan dalam dunia industri dikarenakan baja memiliki sifat-sifat yang

sesuai dengan penerapannya.

Pada aplikasinya baja sering mengalami korosi sehingga dapat

mengakibatkan penurunan kualitas material baja yang disebabkan oleh

lingkungannya baik ditinjau dari segi ekonomi ataupun lingkungan.Korosi yang

merugikan ini dapat diminimalisir melalui penggunaan teknik-teknik proteksi

korosi. Beberapa cara dapat digunakan untuk mengurangi laju korosi pada suatu

material. Salah satunya adalah dengan penggunaan inhibitor.Inhibitor adalah suatu

zat yang ditambahkan pada media korosif yang bersifat menghambat laju

korosi.Penggunaan inhibitor anorganik seperti kromat, nitrat telah banyak

digunakan dan memiliki inhibisi yang baik dalam mengambat reaksi korosi, tetapi

jenis inhibitor anorganik ini tidak ramah lingkungan dan berpotensi menganngu

kesehatan manusia.Sedangkan pada inhibitor organic dengan menggunakan bahan

kimia sintesis harganya relatif mahal dan beberapa diantaranya cenderung tidak

ramah lingkungan.

Oleh sebab itu, pengembangan inhibitor organik berbahan dasar alam saat

ini lebih diintesifkan sebagai alternatif karena bersifat aman, mudah didapatkan,

bersifat biodegradable, biaya murah dan ramah lingkungan. Senyawa organik

mengandung heteroatom seperti O,N atau S, ikatan ganda yang dapat teradsorbsi

pada permukaan logam dan mengeblok permukaan yang aktif untuk mengurangi

laju korosi. Maka dalam penelitian kali ini, akan membahas mengenai inhibitor

dari ekstrak Asam Glutamat yang memiliki rumus kimia C5H9NO4 yang dapat

berfungsi sebagai antioksidan yaitu dapat menghambat reaksi oksidasi. Dengan

pemberian variasi komposisi asam glutamat penelitian ini diaplikasikan pada baja

karbon rendah karena jenis baja karbon ini banyak digunakan dalam aplikasi di

dunia industri. Sedangkan media yang digunakan adalah air laut karena air laut

merupakan media yang korosif.

I.2. PERUMUSAN MASALAH

Rumusan Masalah yang akan dibahas dalam program ini adalah :

1. Bagaimana metode ekstraksi dari asam glutamat

2. Bagaimana efektivitas dari ektraksi asam glutamat bila digunakan dalam inhibitor

I

korosi pada baja karbon.

3. Bagaimana mekanisme inhibisi dari inhibitor organik ektraksi asam glutamat pada

baja karbon

I.3. TUJUAN PROGRAM

Adapun yang menjadi tujuan dari Program ini adalah :

1.

2.

3.

Untuk mempelajari metode ekstraksi dari asam glutamat

Untuk menentukan efektivitas ekstraksi dari asam glutamate digunakan dalam

inhibitor korosi pada baja karbon.

Untuk mempelajari mekanisme inhibisi dari inhibitor organik ektraksi asam

glutamat pada baja karbon.

I.4. LUARAN YANG DIHARAPKAN

Luaran yang diharapkan dari penelitian ini adalah:

1. Adanya inovasi dan pengakuan paten atas penelitian yang telah dilakukan, yaitu

mengenai efektivitas asam glutamat sebagai inhibitor organik pada baja karbon

rendah.

2. Dari penelitian ini diharapkan kedepannya dapat menjadi acuan untuk mengatasi

permasalahan-permasalahan korosi khususnya di lingkungan air laut.

I.5. KEGUNAAN

Kegunaan program ini adalah sebagai berikut :

1.

2.

3.

Memanfaatkan asam glutamat sebagai alternatif inhibitor organik

Menghasilkan solusi penanganan korosi pada infrastruktur yang menggunakan

struktur baja karbon dalam lingkungan air laut .

Sebagai bahan rujukan untuk mengatasi permasalahn korosi khususnya di daerah

Lingkungan air laut

I

II. TINJAUAN PUSTAKA

Asam Glutamat sebagai inhibitor senyawa organik yang mengandung gugus

amina dan karboksilat seperti asam amino juga dapat digunakan sebagai inhibitor

korosi (Srhiri dkk., 1996; Heeg dkk., 1998; Rajendran dkk., 2001; Stupnisek-

Lisac dkk., 2002).

Hal ini disebabkan oleh adanya gugus amina, gugus karboksilat, dan gugus

samping yang mengandung gugus fungsi belerang, senyawa aromatik dan

heterosiklik nitrogen,yang berpotensi untuk dapat berinteraksi dengan permukaan

logam dan membentuk lapisan pelindung terhadap lingkungan yang korosif.

Dengan adanya gugus-gugus tersebut maka dapat diasumsikan senyawa asam

amino dan turunannya merupakan kandidat yang potensial sebagai inhibitor

korosi. Beberapa penelitian telah melibatkan beberapa asam amino sebagai

inhibitor korosi, diantaranya adalah asam amino histidin (Wahyuningrum, 2004,

2006; Mateo dkk., 2003), sistein (Brolo dkk., 2002; Matos, 2004), dan triptofan

(El-Shafei dkk., 2004). Asam amino lain dan turunannya yang sudah diteliti

memberikan efisiensi inhibisi (EI) yang baik tetapi secara ekonomi masih belum

menguntungkan (Rajendran dkk., 2001; Stupnisek-Lisac dkk., 2002).

II.1. Mekanisme terjadinya Korosi

Korosi adalah perusakan, penurunan mutu material (logam) akibat

terjadinya reaksi dengan lingkungan yang korosif. Pada umumnya proses korosi

ini dapat dikatakan sebagai suatu proses atau reaksi elektrokimia yang dapat

terjadi dan bersifat secara alami serta berlangsung dengan sendirinya. Reaksi

anoda adalah reaksi utama untuk korosi. Menurut Sulistijono, 2000, korosi akan

terjadi bila terdapat empat komponen, yaitu anoda, katoda, larutan elektrolit

sebagai media penghantar listrik, factor yang terakhir adalah adanya kontak

metalik antar anoda dan katoda sehingga electron dapat mengalir dari anoda

menuju katoda

II.2. Inhibitor Korosi

Inhibitor adalah zat yang apabila ditambahkan ke dalam suatu lingkungan

dalam jumlah kecil (secara berkesinambungan) dapat menurunkan laju korosi

logam.

Keefektifan inhibitor korosi dihitung menurut rumus (Roberge, 1999)

I

Inhibitor korosi dapat dibedakan berdasarkan bahan dasarnya yaitu inhibitor

organic dan inhibitor inorganic. Contoh dari senyawa karbon yang berpotensi

sebagai inhibitor organic adalahsenyawa organik heteroatom yang mengandung

atom nitrogen, oksigen, atau sulfur pada molekulnya seperti asam glutamat dapat

digunakan sebagai inhibitor korosi

II.3. Ekstraksi

Ekstraksi adalah suatu proses pemisahan substansi dari campurannya

dengan menggunakan pelarut yang sesuai, kemudian semua atau hampir semua

pelarut diuapkan dan massa atau serbuk yang tersisa diperlukakan sedemikian

hingga memenuhi baku yang telah ditetapkan (Ditjen POM, 1995).

Metode ekstraksi dengan menggunakan pelarut dapat dibagi kedalam dua

cara, yaitu cara dingin dan cara panas. Cara dingin yaitu menggunakan metode

maerasi dan perkolasi. Cara panas menggunakan refluks, soxhlet, digesti dan infus

II.4. Asam Glutamat

Korosi terhadap bagian dalam pipa ladang minyak merupakan salah satu

masalah yang paling mengganggu dalam industri minyak dan gas. Asam amino

dan turunannya berpotensi sebagai inhibitor korosi, termasuk asam glutamat, yang

telah dipelajari dalam proyek penelitian ini. Efektivitas asam glutamat sebagai

inhibitor korosi pada baja karbon dalam 1% (b / v) larutan NaCl jenuh CO2 oleh

telah ditentukan menggunakan metode Tafel dengan optimasi konsentrasi asam

glutamat, pH, dan temperature dari media uji. Asam glutamat adalah asam amino

yang memiliki dua gugus karboksilat dan satu gugus amina yang diharapkan dapat

menginhibisi korosi dengan cara teradsorpsi pada permukaan baja karbon. Asam

glutamat merupakan senyawa antara dalam pembuatan mono sodium glutamat

(MSG) yang relatif murah di pasaran, sehingga apabila asam glutamat terbukti

berpotensi sebagai inhibitor korosi, maka secara otomatis asam glutamat menjadi

suatu kandidat inhibitor korosi yang secara ekonomi relatif murah dan

meningkatkan nilai ekonomis pada produksi MSG secara umum.

I

III. METODOLOGI PELAKSANAAN PROGRAM

Metode yang digunakan dalam penelitian kali ini antara lain studi literatur dan

eksperimen. Studi literatur mengacu pada buku-buku dan jurnal penelitian terbaru

yang mempelajari tentang inhibitor organik. Eksperimen dilakukan sesuai dengan

diagram alir penelitian.

I

III.1. Preparasi Spesimen

Material yang digunakan pada penelitian ini adalah baja AISI 1020. Material yang

diuji dibentuk menjadi elektroda untuk pengujian menggunakan potensiostat.

Spesimen akan dibubut dan dipotong sampai ø 10 mm kemudian disambung

dengan kawat tembaga pada salah satu sisinya (panjang ±20 cm) dan dilapisi

dengan plastik.Penampakan visual dari spesimen untuk pengujian potensistat

dapat dilihat seperti gambar 3.2 berikut ini.

Gambar 1 Spesimen uji potensiostat

III.2. Preparasi Asam Glutamat sebagai Inhibitor

1. Asam Glutamat diekstrak menggunakan air mendidih selama 2 jam

larutan ekstrak kemudian difilter

2. Selanjutnya konsentrat dihilangkan kandungan airnya dengan cara

evaporasi

3. Solid ekstrak kemudian digunakan sebagai inhibitor

III.3. Metode Pengujian

a. Pengujian Korosi Elektrokimia Potensiostat

Pengujian elektrokimia sel tiga – elektroda (potensiostate) menggunakan jenis

versastat 4 dengan jenis software versa Studio. dengan menggunakan alat ini

dapat diketahui secara langsung laju korosi dari logam, namun perhitungan pada

penelitian ini digunakan interpolasi diagram tafel secara manual pada exel. Pada

diagram tafel yang didapat adalah Ecorr pada absis Y dan Log Icorr pada absis X.

Gambar 2 Sel Tiga Elektroda

b. Pengujian korosi dengan metode EIS

Spektroskopi impedansi elektrokimia adalah suatu metode untuk

I

menganalisis respon suatu elektroda terkorosi terhadap suatu sinyal potensial AC

pada amplitude rendah (±10 mV) dari rentang frekuensi yang sangat lebar.

c. Pengujian Scanning Electron Microscope (SEM) EDAX

d. Pengujian Kromatografi Gas

I

I

V. HASIL DAN PEMBAHASAN

V.1. OPTIMASI KONSENTRASI ASAM GLUTAMAT DALAM MEDIA AIR LAUT BUATAN

Pengukuran efisiensi inhibisi korosi asam glutamat terhadap baja API 5L Grade B dilakukan pada konsentrasi 5, 8 10,

15, 20 dan 25 ppm . Untuk memperoleh konsentrasi ini dibuat larutan induk asam glutamat 200 ppm yang diencerkan

dengan media air laut buatan. Data yang diperoleh ditampilkan pada Tabel 1 dan Gambar 2 yang menunjukkan kurva

hubungan antara potensial korosi dan kerapatan arus korosi hasil uji korosi logam baja karbon dalam larutan media air

laut buatan (NaCl 3%) dan larutan asam glutamat pada variasi konsentrasi 5, 8 10, 15, 20 dan 25 ppm dalam larutan air

laut buatan.

Gambar 1. Kurva Polarisasi Tafel untuk perilaku korosi baja karbon dalam larutan air laut buatan (NaCl 3%) pada

temperatur ruangan

Penambahan asam glutamat ke dalam larutan blanko (larutan NaCl 1% w/v) menyebabkan potensial korosi, Ekor,

bergeser ke arah yang positif seperti ditampilkan pada Tabel 1. Spesi-spesi dalam media yang dapat mempolarisasi baja

karbon ke arah anoda (positif) adalah yang bermuatan negatif atau bermuatan parsial negatif. Molekul asam glutamat

memiliki dua gugus bermuatan negatif yaitu gugus karboksilat dari gugus pokok asam amino dan rantai sampingnya.

Hal ini menyebabkan kerapatan arus

pada proses anoda (iFe�Fe2+) berkurang, yang juga berdampak pada penurunan kerapatan arus korosi, ikor. Oleh

karena permukaan baja karbon terpolarisasi secara anoda dan laju korosi baja karbon diinhibisi oleh asam glutamat,

maka asam glutamat dikategorikan sebagai inhibitor jenis anoda, yaitu inhibitor yang menginhibisi pelarutan ion-ion

Fe2+ dengan cara menurunkan kerapatan arus pada proses anoda.

I

Pada konsentrasi 8 ppm asam glutamat memberikan daya inhibisi paling besar sebesar 48,19 %. Pada konsentrasi

tersebut, asam glutamat memberikan kerapatan arus korosi dan laju korosi paling kecil. Polarisasi permukaan baja

karbon ke arah lebih positif akibat terpolarisasi oleh gugus fungsi amina sangat kecil, sebab gugus tersebut dalam

media uji berada dalam keadaan terprotonasi sebagai gugus amonium, –NH3+.

Sifat adsorpsi asam glutamat pada baja karbon adalah merupakan adsorpsi fisik, hal ini ditunjukkan oleh kecilnya nilai

∆G0ads asam glutamat yang ditentukan menggunakan Persamaan (3-1), (3-2) dan (3-3). Derajat penutupan permukaan

(θ, degree of surface coverage) dapat dihitung dari data kerapatan arus korosi berdasarkan metode Tafel, sebagaimana

dinyatakan oleh persamaan berikut (Khaled, 2003; Morad dan Kamal El-Dean, 2006)

dengan iinh dan iuninh adalah kerapatan arus korosi (dalam mA/cm2), secara berturut-turut, larutan sampel dengan

dan tanpa inhibitor korosi. Ternyata data yang dianalisis bersesuaian dengan isoterm adsorpsi Langmuir dalam bentuk

yang paling sederhana, yaitu grafik linier hubungan antara konsentrasi sampel inhibitor korosi (Cinh) dengan Cinh/ θ,

sesuai persamaan berikut (Bentiss dkk., 2004; Morad dan Kamal El-Dean, 2006).

dengan θ adalah derajat penutupan permukaan dan b adalah nilai koefisien adsorpsi, yang juga merupakan nilai tetapan

kesetimbangan adsorpsi (Kads) untuk asam glutamat, yang mengikuti hubungan linier isoterm adsorpsi Langmuir

dalam bentuk senderhana (Persamaan 3-2). Nilai energi bebas adsorpsi (∆G0ads, dalam kJ/mol) dapat ditentukan

melalui persamaan berikut (Morad dan Kamal El-Dean, 2006; Refaey dkk., 2006; Fouda dkk., 2007):

dengan R = tetapan gas ideal = 8,314 J/mol.K, nilai 55,55 adalah konsentrasi air (H2O) dalam larutan (dalam satuan

mol), dan T adalah suhu dalam K. Berdasarkan ketiga persamaan tersebut diperoleh nilai koefisien adsorpsi, b, adalah

9465,4 M-1 dan energi bebas adsorpsi, ∆G0 ads adalah −32,85 kJ/mol. Nilai ∆G0 ads sampai dengan – 20 kJ/mol

konsisten dengan adanya adsorpsi fisik (fisiosorpsi), sedangkan untuk nilai ∆G0ads di atas – 40 kJ/mol konsisten

dengan adanya adsorpsi kimia (kemisorpsi) (Migahed dkk., 2003; Morad dan Kamal El-Dean, 2006). Dengan

demikian asam glutamat termasuk mengalami interaksi adsorpsi secara fisik (fisiosorpsi)

pada permukaan baja karbon.

VI. KESIMPULAN DAN SARAN

Asam glutamat memberikan efisiensi inhibisi korosi paling efektif pada konsentrasi 8 ppm dalam larutan air laut buatan

yaitu sebesar 48,19%. Nilai efisiensi inhibisi korosi ini relatif tidak begitu tinggi, namun dalam penggunaannya dapat

I

ditingkatkan potensi efisiensi inhibisi korosinya dengan formulasi yang sesuai maupun dengan modifikasi gugus-gugus

fungsi pada

asam glutamat, yang dapat dijadikan suatu kajian penelitian lanjutan. Adanya spesi asam asetat dan natrium asetat

sebagai larutan buffer dalam media uji serta kondisi media uji di atas suhu kamar menyebabkan potensi asam glutamat

8 ppm dalam larutan NaCl 1% sebagai inhibitor korosi menjadi sangat berkurang, bahkan korosif pada pH dalam

sistem buffer asetat dan suhu yang lebih tinggi sehingga pada kondisi tersebut tidak efektif digunakan sebagai

inhibitor korosi.

VII. DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2011. Deret Elektrokimia.(www.wikipedia.org). 16 Oktober 2011

Uhlig, Herbert H. 1963, Corrosion and Corrosion Control, John Willey &

Sons Inc.

Fontana, Mars G. 1978, Corrosion Engineering, McGraw-Hill Inc.

ASTM Symposium. 1978, Corrosion of Reinforcing Steel in Concrete.

ASTM Standards Handbook. (1994) vol. 04.02,01.04,03.02

Setyorini, Yuli. 2003. Perancangan Proteksi Kanodik dengan Metode Anoda

Tumbal pada Tiang Pancang Dermaga PT. ISM Bogasari Flour Mills

Surabaya, Laporan Kerja Praktek Jurusan Teknik Material FTI-ITS

Sulistijono. (2004). Aplikasi Anoda Seng Galvashield XP sebagai Proteksi

terhadap Korosi pada Baja Tulangan dalam Struktur Beton di

Lingkungan Air laut, Makalah SEMATEK 2004-2005. Teknik Material

FTI-ITS.

Sungkono, Isfandi. 2009. Pengaruh Perlakuan Homogenisasi Terhadap

I

LAMPIRAN

I

I