JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)
1
STUDI PENGGUNAAN EKSTRAK BAHAN ALAMI SEBAGAI INHIBITOR KOROSI PADA CAT UTUK PELAT KAPAL A36 Roni Septiari, Heri Supomo Jurusan Teknik Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail:
[email protected] Abstrak— Pada industri perkapalan masih terdapat penggunaan zat-zat kimia, salah satu contohnya adalah pada inhibitor cat untuk perlindungan terhadap korosi bagi lambung kapal. Inhibitor yang umumnya digunakan pada cat adalah jenis kromat, fosfat dan seng yang terbukti menimbulkan polusi pada lingkungan karena dapat meningkatkan kadar fosforous dalam air. Berdasarkan permasalahan tersebut, penelitian ini diharapkan dapat menjadi solusi penggunaan inhibitor yang ramah lingkungan, sehingga tidak menimbulkan efek negatif yang dapat membahayakan bagi kesehatan makhluk hidup maupun lingkungan.Penelitian diawali dengan pembuatan ekstrak bahan alami dari kopi, teh dan tembakau. Ekstrak dicampurkan dengan cat tanpa inhibitor dengan 3 variasi konsentrasi, kemudian dilapisi pada pelat A36 untuk kemudian diuji korosi. Hasil Pengujian didapat laju korosi untuk inhibitor kopi dengan konsentrasi 2% adalah 0,1171 (mmpy), konsentrasi 5% 0,007586 (mmpy), dan 10% 0,04063 (mmpy). Untuk Inhibitor teh 2% laju korosinya 0,00911 (mmpy), teh 5% 0,09793 (mmpy) dan teh 10% 0,018139 (mmpy). Sedangkan untuk tembakau 2% 0,01469 (mmpy), kemudian 5% dengan 0,10095 (mmpy) dan 10% 0,0218 (mmpy). Biaya produksi untuk setiap konstruksi dihitung dan dibandingkan dengan harga cat anti korosi untuk melihat nilai ekonomisnya. Dari hasil perhitungan didapat bahwa biaya untuk semua inhibitor dengan konsentrasi 2% berada dibawah harga cat anti korosi. Sehingga didapat ekstrak yang efisien sebagai inhibitor korosi berdasarkan laju korosi dan nilai ekonomis adalah teh 2% dan tembakau 2%. Kata Kunci— Coating, ekstrak, inhibitor alami, korosi.
I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ENGGUNAAN zat-zat kimia di segala bidang dapat menimbulkan efek negatif yang sangat besar. Mulai dari munculnya jenis-jenis penyakit baru, hingga perubahan ekstrim suhu atmosfer yang mengakibatkan perubahan cuaca tidak menguntungkan, gangguan habitat makhluk hidup, dan pemanasan global [1]. Dilatari hal inilah konsep kembali ke alam (back to nature) mulai marak dilakukan. Bahan-bahan alami kembali mulai digunakan, baik itu bahan untuk makanan, bahan untuk pertanian, ataupun bahan untuk pembangunan. Dalam dunia Industri Perkapalan sendiri masih terdapat penggunaan zat-zat kimia, salah satu contohnya adalah penggunaan cat sebagai pencegah korosi pada badan kapal. Pada bidang industri perkapalan, khususnya pada
P
penanggulangan korosi dengan pelapisan cat pada lambung kapal, masih banyak penggunaan bahan-bahan kimia yang berdampak pada kerusakan dan pencemaran biota laut. Penggunaan inhibitor kimia seperti kromat, fosfat dan seng, terbukti menimbulkan polusi lingkungan karena dapat meningkatkan kadar fosforous dalam air. Selain itu penggunaan zat kimia pada cat akan menimbulkan dampak ekologis seperti kematian dan deformatif dari tiram [2]. Untuk itu diperlukan suatu terobosan baru yang bersifat solutif, guna meminimalisir berbagi efek negatif yang ditimbulkan dari pemakaian bahan-bahan kimia berbahaya dan menggantinya dengan bahan alami dari alam yang lebih ramah lingkungan. B. Batasan Masalah Batasan-batasan yang ada dalam penelitian ini adalah: 1. Ekstrak bahan alami yang digunakan adalah ekstrak dari tembakau, kopi dan teh. 2. Pengujian dilakukan pada jenis baja lunak (ASTM A36) yang umumnya dipakai untuk kapal. 3. Penambahan konsentrasi inhibitor alami yang diujikan adalah 2%, 5% dan 10% 4. Pengujian korosi dilakukan dengan metode sel 3 elektroda. 5. Larutan korosif yang digunakan adalah larutan pengganti air laut NaCl 3,5%. 6. Jenis cat yang digunakan dalam penelitian ini adalah jenis alkyd. C. Tujuan Tujuan utama dari tugas akhir ini adalah untuk menemukan solusi penggunaan inhibitor alami yang ramah lingkungan untuk mengurangi efek pengrusakan lingkungan oleh inhibitor kimia. Adapun tujuan khususnya adalah: 1. Menentukan pengaruh penambahan inhibitor ekstrak bahan alami pada cat terhadap laju korosi. 2. Menentukan ekstrak bahan alami yang efektif sebagai inhibitor pada cat dalam pencegahan korosi. 3. Menentukan konsentrasi penambahan ekstrak bahan alami yang efektif pada cat berdasarkan laju korosi dan nilai ekonomis. D. Manfaat Adapun manfaat dari penulisan Tugas Akhir ini adalah : 1. Menemukan solusi penggunaan bahan anti korosi yang ramah lingkungan.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) 2. Menemukan konsentrasi inhibitor yang efektif sebagai inhibitor korosi. II. URAIAN PENELITIAN A. Studi Pustaka dan Lapangan Tahap awal yang dilakukan dalam pengerjaan Tugas Akhir adalah dimulai dengan mencari dan membaca referensireferensi dari penelitian sebelumnya ataupun dari sumber yang terkait dengan Tugas Akhir yang akan dikerjakan. Studi literatur dilakukan guna lebih memahami permasalahan yang ada, sehingga memunculkan dugaan awal yang selanjutnya bisa disusun menjadi sebuah hipotesis awal. Studi literatur yang dilakukan terkait dengan permasalahan korosi, coating, inhibitor korosi dan ekstrak bahan alami yang akan diaplikasikan pada cat. B. Persiapan Material dan Bahan Setelah studi literatur langkah selanjutnya adalah mempersiapkan alat, material, dan bahan. Peralatan yang perlu dipersiapkan antara lain peralatan untuk ekstraksi bahan, peralatan pengecatan dan peralatan pengujian korosi. Persiapan material meliputi persiapan pelat spesimen ASTM A36 dengan ukuran 50x30x8 mm. Sedangkan untuk persiapan bahan meliputi persiapan bahan teh, kopi, tembakau, pelarut untuk ekstraksi, bahan campuran cat seperti cat dekoratif dan thinner serta larutan pengganti air laut (NaCl 3,5%). C. Pembuatan Ekstrak Pembuatan ekstrak dilakukan dengan metode maserasi, yaitu metode perendaman bahan dengan pelarut yang sesuai. Pelarut yang digunakan dalam penelitian ini adalah ethanol 96%. Setelah mendapatkan larutan ekstrak, dilakukan penguapan untuk menghilangkan pelarut yang masih tercampur dengan ekstrak menggunakan mesin “Rotary Evaporator”
2
D. Pencampuran Inhibitor dengan Cat Setelah mendapatkan ekstrak dalam bentuk pasta, selanjutnya dilakukan proses pencampuran dengan cat. Pencampuran dilakukan dengan membuat 3 variasi konsentrasi, yaitu 2%, 5% dan 10% untuk setiap jenis bahan inhbitor alami. E. Pengecatan Proses pengecatan dilakukan dengan metode tradisional, yaitu menggunakan kuas. Lapisan hasil pengecatan dibatasi pada ketebalan 40 µm sampai 60 µm. F. Pengujian Korosi Setelah proses pengecatan, selanjutnya dilakukan pengujian korosi pada lapisan cat dengan campuran inhibitor alami pada setiap konsentrasi untuk mendapatkan laju korosi. Uji Korosi dilakukan dengan metode sel 3 elektroda yang berdasarkan pada hukum Faraday. Laju Korosi [mpy]
(1)
=
dimana : Laju korosi dengan satuan mm/year atau mmpy a = berat atom logam yang terkorosi (gram / mol) i = ikor = kerapatan arus (μA / cm2) = konstanta (0.129 untuk satuan mpy dan 0.00327 untuk satuan mmpy) n = jumlah elektron yang dilepas pada logam terkorosi D = massa jenis logam terkorosi (gram / cm3)
III. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Analisis Penambahan Inhibitor Kopi Kopi mengandung senyawa 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 C 8 H 10 N 4 O 2 [3]. Penambahan ekstrak dari kopi pada cat mempengaruhi nilai dari laju korosi. Dari hasil pengujian korosi pada spesimen dengan lapisan cat campuran inhibitor dari kopi, didapat data nilai laju korosi seperti pada tabel 1 Tabel 1. Hasil Pengujian Laju Korosi untuk Kopi
Gambar 1. Mesin Rotary Evaporator
Konsentrasi
Laju Korosi Rata-rata
2%
0,1171
5%
0,0076
10%
0,0406
Dari data pada tabel 1 dapat dilihat bahwa nilai laju korosi terkecil untuk inhibitor korosi dari ekstrak kopi adalah pada konsentrasi 5 %. Untuk perbandingan nilai laju korosi pada inhibitor kopi disetiap konsentrasi dapat dilihat dari gambar 2 berikut :
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)
3
Meskipun kopi dan teh sama-sama memiliki kafein yang bersifat inhibitor korosi, tetapi berdasarkan data pengujian, nilai rata-rata laju korosi teh lebih baik dibandingkan nilai rata-rata laju korosi kopi. Hal ini disebabkan kadar kafein yang lebih tinggi pada teh dibandingkan kafein pada kopi. C. Analisis Penambahan Inhibitor Tembakau Tembakau mengandung senyawa nikotin yang merupakan senyawa kimia organik yang tergolong kelompok alkaloid. Senyawa nikotin memiliki atom ntirogen yang menyumbangkan elektron bebas pada reaksi korosi sehingga dapat menjadi inhibitor korosi. Hasil pengujian untuk campuran inhibitor tembakau adalah sebagai berikut : Tabel 3. Laju Korosi Untuk Inhibitor Tembakau
Gambar 2. Grafik Laju Korosi Untuk Inhibitor Kopi
B. Analisis Penambahan InhibitorTeh Seperti hal nya kopi, teh juga mengandung senyawa kafein yang merupakan alkaloid yang mempunyai cincin purin dan mempunyai rumus molekul C 8 H 10 N 4 O 2 . Hasil pengujian korosi dari inhibitor dengan 3 variasi konsentrasi adalah sebagai berikut :
Konsentrasi
Laju Korosi Rata-rata
2%
0,0147
5%
0,1010
10%
0,0218
Dari data hasil pengujian laju korosi pada tabel 3 dapat dibentuk grafik perbandingan laju korosi untuk inhibitor tembakau pada gambar 3.
Tabel 2. Laju Korosi Untuk Inhibitor Teh
Konsentrasi
Laju Korosi Rata-rata
2%
0,0091
5%
0,0979
10%
0,0181
Dari data pada tabel 2 dapat dilihat bahwa nilai laju korosi terkecil untuk inhibitor korosi dari ekstrak teh adalah pada konsentrasi 2 %. Untuk perbandingan nilai laju korosi pada inhibitor teh disetiap konsentrasi dapat dilihat dari gambar 3 berikut : Gambar 4. Grafik Laju Korosi Untuk Inhibitor Tembakau
Dari gambar 3 dapat dilihat bahwa konsentrasi tembakau yang terbaik untuk inhibitor korosi adalah pada konsentrasi 2%.
Gambar 3. Grafik Laju Korosi Untuk Inhibitor Teh
D. Perhitungan dan Analisis Pembuatan Ekstrak Bahan Alami Sebagai Inhibitor Penggunaan ekstrak bahan alami sebagai inhibitor korosi memiliki sisi positif dalam hal keramahan lingkungan, tapi di sisi lain perlu dilakukan analisis ekonomis penggunaan ekstrak bahan alami sebagai inhibitor korosi pada cat. Dalam analisis nilai ekonomis ekstrak bahan alami sebagai inhibitor korosi, dilakukan perhitungan biaya produksi pembuatan ekstrak dan campuran cat. Biaya produksi yang didapat dibandingkan dengan harga dari cat anti korosi yang umum digunakan pada kapal.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) Perhitungan biaya produksi penggunaan ekstrak bahan alami sebagai inhibitor korosi hanya mencakup biaya yang dikeluarkan untuk pembelian bahan tanpa biaya peralatan dan tenaga kerja. Perhitungan biaya terbagi atas dua tahap, yaitu biaya untuk tahap pembuatan ekstrak alami dan tahap pembuatan cat dengan inhibitor alami. Biaya pembelian bahan dalam tahap pembuatan ekstrak alami adalah sebagai berikut : • Serbuk Kopi ( 1 Kg ) = Rp. 20.000 • Daun teh kering ( 1 Kg ) = Rp. 26.000 • Tembakau ( 1 Kg ) = Rp. 56.000 • Pelarut Ethanol 96% ( 1 Liter ) = Rp. 40.000 Tabel 4. Biaya Pembuatan Ekstrak Kopi, Teh dan Tembakau Pembuatan Ekstrak
Kopi
Teh
Tembakau
Komponen
Jumlah
Satuan
Biaya produksi
Serbuk kopi
0,5
Kilogram
Rp10.000
ethanol 96%
3
Liter
Rp120.000
Daun Teh
0,5
Kilogram
Rp13.000
ethanol 96%
3
Liter
Rp120.000
Tembakau kering
0,5
Kilogram
Rp28.000
ethanol 96%
5
Liter
Rp200.000
Total
Rp130.000
Rp133.000
Rp228.000
Setelah didapatkan biaya produksi ekstrak dari kopi, teh dan tembakau, maka dapat diketahui harga ekstrak bahan alami untuk setiap gram nya berdasarkan jumlah berat yang didapat setelah penguapan pelarut dari ekstrak. Tabel 5. Perhitungan Biaya Ekstrak tiap Gram Jenis Biaya Hasil ekstrak Biaya/gram Ekstrak Produksi (gram) Kopi Rp130.000 71 Rp 1.831 The Rp133.000 66 Rp 2.015 Tembakau Rp228.000 146 Rp 1.562
Biaya yang didapat dari perhitungan hanya berdasarkan pada perendaman satu kali pada bahan alami. Dari biaya tiap gram, maka dapat dihitung biaya produksi campuran cat dengan konsentrasi yang berbeda. Tabel 6. Tabel Biaya Pembuatan Campuran Cat dengan Inhibitor Pembuatan campuran
Kopi 2%
Kopi 5%
Kopi 10%
Teh 2%
Komponen
Jumlah
Satuan
Harga Produksi
Ekstrak kopi
1
gram
Rp1.831
cat dekoratif
0,05
liter
Rp4.000
Ekstrak kopi
2,5
gram
Rp4.577
cat dekoratif
0,05
liter
Rp4.000
Ekstrak kopi
5
gram
Rp9.155
cat dekoratif
0,05
liter
Rp4.000
Ekstrak teh
1
gram
Rp2.015
cat dekoratif
0,05
liter
Rp4.000
Total Biaya/0,05L
Total Biaya/Liter
Rp5.831
Rp116.620
Rp8.577
Rp171.549
Rp13.155
Rp263.099
Rp6.015
Rp120.303
Pembuatan campuran
Teh 5%
Teh 10%
Tembakau 2%
Tembakau 5%
Tembakau 10%
4
Komponen
Jumlah
Satuan
Harga Produksi
Ekstrak teh
2,5
gram
Rp5.038
cat dekoratif
0,05
liter
Rp4.000
Ekstrak teh
5
gram
Rp10.076
cat dekoratif
0,05
liter
Rp4.000
Ekstrak tembakau
1
gram
Rp1.562
cat dekoratif
0,05
liter
Rp4.000
Ekstrak tembakau
2,5
gram
Rp3.904
cat dekoratif
0,05
liter
Rp4.000
Ekstrak tembakau
5
gram
Rp7.808
cat dekoratif
0,05
liter
Rp4.000
Total Biaya/0,05L
Total Biaya/Liter
Rp9.038
Rp180.758
Rp14.076
Rp281.515
Rp5.562
Rp111.233
Rp7.904
Rp158.082
Rp11.808
Rp236.164
Dari tabel 6 dapat diketahui total biaya untuk pembuatan campuran cat dengan inhibitor alami untuk setiap liternya. Dengan diketahui harga tiap liter, maka harga cat dengan campuran inhibitor alami dapat dibandingkan dengan cat anti korosi, dimana harga dari cat anti korosi adalah Rp. 125.000/liter. E. Pembahasan Ketahanan spesimen dengan inhibitor alami terhadap korosi semuanya termasuk pada golongan good dan excellent berdasarkan tabel Tingkat ketahanan korosi Berdasarkan Laju Korosi [4]. Tabel 7. Penggolongan Tingkat Ketahanan Laju Korosi Laju Korosi
Ketahanan Korosi (Fontana)
Ketahanan Korosi (Cat Pembanding/ 0,1031 mmpy)
0,1 - 0,5
Good
Quite Good
< 0,02
Outstanding
Good
0,04063
0,02 - 0,1
Excellent
Good
Teh 2%
0,00911
< 0,02
Outstanding
Good
Teh 5%
0,09794
0,02 - 0,1
Excellent
Good
Teh 10%
0,01814
< 0,02
Excellent
Good
Tembakau 2%
0,01469
< 0,02
Outstanding
Good
Tembakau 5%
0,10095
0,1 - 0,5
Good
Good
Tembakau 10%
0,02182
0,02 - 0,1
Excellent
Good
(mmpy)
Kisaran Parameter
Kopi 2%
0,11714
Kopi 5%
0,00759
Kopi 10%
Inhibitor
Sedangkan perbandingan nilai laju korosi dengan spesimen pembanding (cat dekoratif) terdapat 1 inhibitor yang dikatakan kurang baik sebagai inhibitor korosi karena memiliki laju korosi diatas nilai laju korosi cat dekoratif (0,1031 mmpy). Inhibitor tersebut adalah inhibitor kopi pada konsentrasi 2% (0,11714 mmpy). Setelah mengetahui inhibitor yang efektif berdasarkan nilai laju korosi maka dilanjutkan dengan mencari inhibitor yang efeksien berdasarkan nilai ekonomis yang dibandingkan dengan harga dari cat anti korosi (produk pabrik).
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print) Berikut adalah perbandingan harga campuran cat inhibitor alami dengan cat anti korosi :
5
UCAPAN TERIMA KASIH Terima kasih penulis ucapkan kepada kedua Orang Tua yang telah memberikan kesempatan penulis untuk melanjutkan studi di bangku kuliah. Dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu dan pemikirannya dalam membantu menyelesaikan penelitian ini, yaitu Bapak Ir. Heri Supomo, M.Sc dan M. Sholikan Arif, ST. Serta teman-teman angkatan 2008 Teknik Perkapalan serta pengurus dan karyawan lab. Produksi jurusan teknik perkapalan ITS. DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3]
Gambar 5. Grafik Perbandingan Harga
Dari gambar 5, dapat dilihat bahwa semua campuran cat inhibitor alami dengan konsentrasi 2% memiliki harga produksi di bawah harga cat anti korosi yaitu Rp. 116.000 (kopi 2%), Rp. 120.000 (Teh 2%) dan Rp. 111.000 (Tembakau 2%). Sedangkan semua campuran inhibitor alami 5% dan 10% diatas cat anti korosi yang seharga Rp. 125.000.
IV. KESIMPULAN/RINGKASAN Dari penelitian yang dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Penggunaan Inhibitor alami pada cat, dapat mempengaruhi laju korosi untuk pelat A36. Dari Hasil Pengujian didapat laju korosi unt uk inhibitor kopi dengan konsentrasi 2% adalah 0,1171 (mmpy), konsentrasi 5% 0,007586 (mmpy), dan 10% 0,04063 (mmpy). Untuk Inhibitor teh 2% laju korosinya 0,00911 (mmpy), teh 5% 0,09793 (mmpy) dan teh 10% 0,018139 (mmpy). Sedangkan untuk tembakau 2% 0,01469 (mmpy), kemudian 5% dengan 0,10095 (mmpy) dan 10% 0,0218 (mmpy). 2. Berdasarkan laju korosi, diketahui semua inhibitor alami efektif digunakan sebagai inhibitor korosi untuk cat pada pelat A36, kecuali inhibitor kopi dengan konsentrasi 2% yang nilai laju korosinya diatas dari nilai laju korosi sampel pembanding yaitu cat dekoratif. 3. Berdasarkan hasil analisis penelitian, didapat 2 inhibitor alami yang efektif digunakan sebagai inhibitor korosi untuk cat berdasarkan nilai laju korosi dan nilai ekonomis. Inhibitor tersebut adalah inihibitor teh 2% dan tembakau 2%.
[4]
Prmob, I. (2012). Id.Prmob. Dipetik Juni 18, 2013, dari http://id.prmob.net/pemanasan-global/gas-rumah-kaca/amerika-serikat1666573.html Efendi, E. (2008). Human Impact on The Shore. Bogor: Institut Pertanian Bogor. Susilowati, E., Sari, R., & Saputra, C. (2012). Pemanfaatan Ekstrak Bahan Alam Sebagai Inhibitor Korosi. Purwokerto: Universitas Jenderal Soedirman. Fontana, M. G. (1987). Corrosion Engineering. New York: Mc Graw Hill Book Company.
