PENDAHULUAN
Korosi
pada logam menimbulkan kerugian tidak sedikit. Hasil riset yang berlangsung
tahun 2002 di Amerika Serikat memperkirakan, kerugian akibat korosi yang
menyerang permesinan industri, infrastruktur, sampai perangkat transportasi di
negara adidaya itu mencapai 276 miliar dollar AS. Ini berarti 3,1 persen dari
Gross Domestic Product (GDP)-nya. sebenarnya, negara-negara di kawasan tropis
seperti Indonesia
paling banyak menderita kerugian akibat korosi ini. tetapi, tidak ada data yang
jelas di negara-negara tersebut tentang jumlah kerugian setiap tahunnya.
Korosi yang dipengaruhi
oleh mikroba merupakan suatu inisiasi atau aktifitas korosi akibat aktifitas
mikroba dan proses korosi. Korosi pertama diindentifikasi hampir 100 jenis dan
telah dideskripsikan awal tahun 1934. bagaimanapun korosi yang disebabkan
aktifitas mikroba tidak dipandang serius saat degradasi pemakaian sistem
industri modern hingga pertengahan tahun1970- an. Ketika pengaruh serangan
mikroba semakin tinggi, sebagai contoh tangki air stainless steel dinding dalam
terjadi serangan korosi lubang yang luas pada permukaan sehingga para
industriawan menyadari serangan tersebut. Sehingga saat itu, korosi jenis ini
merupakan salah satu faktor pertimbangan pada instalasi pembangkit industri,
industri minyak dan gas, proses kimia, transportasi dan industri kertaspulp. Selama
tahun 1980 dan berlanjut hingga awal tahun 2000, fenomena tesebut dimasukkan
sebagai bahan perhatian dalam biaya operasi dan pemeriksaan sistem industri. Dari
fenomena tersebut, banyak institusi mempelajari dan memecahkan masalah ini
dengan penelitian-penelitian untuk mengurangi bahaya korosi tersebut.
Penulisan
ini makalah ini ditujukan sebagai bahan perhatian kembali kepada pelaku
indutriawan, dosen dan pendidikan secara khususnya dan orang- orang yang
berkompeten terhadap bidang, kimia, korosi dan ilmu pengetahuan alam pada
umumnya, bagaimana bahayanya korosi bakteri di lingkungan bebas baik air, udara
dan tanah di sekitar kita.
Mikroba
merupakan suatu mikrooranisme yang hidup di lingkungan secara luas pada
habitat-habitatnya dan membentuk koloni yang pemukaanya kaya dengan air,
nutrisi dan kondisi fisik yang memungkinkan pertumbuhan mikroba terjadi pada
rentang suhu yang panjang biasa ditemukan di sistem air, kandungan nitrogen dan
fosfor sedikit, konsentrat serta nutrisi-nutrisi penunjang lainnya.
Mikroorganisme
yang mempengaruhi korosi antara lain bakteri, jamur, alga danprotozoa. Korosi
ini bertanggung jawab terhadap degradasi material di lingkungan. Pengaruh
inisiasi atau laju korosi di suatu area, mikroorganisme umumnya berhubungan
dengan permukaan korosi kemudian menempel pada permukaan logam dalam bentuk
lapisan tipis atau biodeposit. Lapisan film tipis atau biofilm. Pembentukan
lapisan tipis saat 2 – 4 jam pencelupan sehingga membentuk lapisan ini terlihat
hanya bintik-bintik dibandingkan menyeluruh di permukaan.
Lapisan film berupa biodeposit biasanya
membentuk diameter beberapa centimeter di permukaan, namun terekspos sedikit di
permukaan sehingga dapat meyebabkan korosi lokal. Organisme di dalam lapisan
deposit mempunyai efek besar dalam kimia di lingkungan antara permukaan
logam/film atau logam/deposit tanpa melihat efek dari sifat bulk electrolyte.
ISI
A. Pengertian Korosi
Korosi adalah
kerusakan atau degradasi
logam akibat reaksi
redoks antara
suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan
senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki. Dalam bahasa sehari-hari, korosi
disebut perkaratan. Contoh korosi yang paling lazim adalah perkaratan besi.
Pada peristiwa korosi, logam mengalami
oksidasi,
sedangkan oksigen (udara) mengalami
reduksi. Karat
logam umumnya adalah berupa oksida atau karbonat. Rumus kimia karat besi adalah
Fe
2O
3.nH
2O, suatu zat padat yang berwarna
coklat-merah.
Korosi dapat
juga diartikan sebagai serangan yang merusak logam karena logam bereaksi
secara kimia atau elektrokimia dengan lingkungan.
Ada definisi lain yang mengatakan bahwa korosi adalah kebalikan dari
proses ekstraksi logam dari bijihmineralnya. Contohnya, bijih
mineral logam besi di alam bebas ada dalam bentuk senyawabesi oksida atau besi sulfida, setelah
diekstraksi dan diolah, akan dihasilkan besi yang digunakan untuk
pembuatan baja atau baja paduan. Selama
pemakaian, baja tersebut akan bereaksi dengan lingkungan yang menyebabkan
korosi (kembali menjadi senyawa besi oksida).
Kecepatan korosi sangat tergantung pada banyak faktor,
seperti ada atau tidaknya lapisan oksida, karena lapisan oksida dapat
menghalangi beda potensial terhadap elektrodalainnya yang akan sangat berbeda bila masih bersih
dari oksida.
B. Proses Terjadinya Korosi
Korosi
atau pengkaratan merupakan fenomena kimia pada bahan – bahan logam yang pada
dasarnya merupakan reaksi logam menjadi ion pada permukaan logam yang kontak
langsung dengan lingkungan berair dan oksigen. Contoh yang paling umum,
yaitu kerusakan logam besi dengan terbentuknya karat oksida. Dengan demikian,
korosi menimbulkan banyak kerugian.
Korosi logam melibatkan proses anodik, yaitu oksidasi
logam menjadi ion dengan melepaskan elektron ke dalam (permukaan) logam dan
proses katodik yang mengkonsumsi electron tersebut dengan laju yang sama :
proses katodik biasanya merupakan reduksi ion hidrogen atau oksigen dari
lingkungan sekitarnya. Untuk contoh korosi logam besi dalam udara lembab,
misalnya proses reaksinya dapat dinyatakan sebagai berikut :
Anode {Fe(s)→ Fe2+(aq)+ 2 e}x 2
Katode O2(g)+ 4H+(aq)+ 4 e → 2 H2O(l)
+
Redoks 2 Fe(s) + O2 (g)+ 4 H+(aq)→ 2 Fe2++ 2
H2O(l)
Dari
data potensial elektrode dapat dihitung bahwaemf standar untuk proses korosi
ini, ,yaituE0sel = +1,67 V ; reaksi ini terjadi pada lingkungan asam
dimana ion H+ sebagian dapat diperoleh dari reaksi karbon dioksida atmosfer
dengan air membentuk H2CO3. Ion Fe+2 yang terbentuk, di anode kemudian
teroksidasi lebih lanjut oleh oksigen membentuk besi (III) oksida :
4 Fe+2(aq)+ O2 (g) + (4 + 2x) H2O(l) → 2
Fe2O3x H2O + 8 H+(aq)
Hidrat besi (III) oksida
inilah yang dikenal sebagai karat besi. Sirkuit listrik dipacu oleh migrasi
elektron dan ion, itulah sebabnya korosi cepat terjadi dalam air garam.
Jika proses korosi
terjadi dalam lingkungan basa, maka reaksi katodik yang terjadi, yaitu :
O2 (g) + 2 H2O(l)+ 4e →
4 OH-(aq)
Oksidasi lanjut ion Fe2+ tidak berlangsung karena
lambatnya gerak ion ini sehingga sulit berhubungan dengan oksigen udara luar,
tambahan pula ion ini segera ditangkap oleh garam kompleks hexasianoferat (II)
membentuk senyawa kompleks stabil biru. Lingkungan basa tersedia karena
kompleks kalium heksasianoferat (III).
Korosi besi realatif
cepat terjadi dan berlangsung terus, sebab lapisan senyawa besi (III) oksida
yang terjadi bersifat porous sehingga mudah ditembus oleh udara maupun air. Tetapi meskipun alumunium mempunyai potensial
reduksi jauh lebih negatif ketimbang besi, namun proses korosi lanjut menjadi
terhambatkarena hasil oksidasi Al2O3, yang melapisinya tidak bersifat porous
sehingga melindungi logam yang dilapisi dari kontak dengan udara luar.
C. Dampak Dari Korosi
Karatan
adalah istilah yang diberikan masyarakat terhadap logam yang mengalami
kerusakan berbentuk keropos. Sedangkan bagian logam yang rusak dan berwarna hitam
kecoklatan pada baja disebut Karat. Secara teoritis karat adalah istilah yang
diberikan terhadap satu jenis logam saja yaitu baja, sedangkan secara umum
istilah karat lebih tepat disebut korosi. Korosi didefenisikan sebagai
degradasi material (khususnya logam dan paduannya) atau sifatnya akibat
berinteraksi dengan lingkungannya.
Korosi merupakan proses atau reaksi elektrokimia yang
bersifat alamiah dan berlangsung dengan sendirinya, oleh karena itu korosi
tidak dapat dicegah atau dihentikan sama sekali. Korosi hanya bisa dikendalikan atau diperlambat lajunya sehingga
memperlambat proses perusakannya.
Dilihat dari
aspek elektrokimia, korosi merupakan proses terjadinya transfer elektron dari
logam ke lingkungannya. Logam berlaku sebagai sel yang memberikan elektron
(anoda) dan lingkungannya sebagai penerima elektron (katoda). Reaksi yang
terjadi pada logam yang mengalami korosi adalah reaksi oksidasi, dimana
atom-atom logam larut kelingkungannya menjadi ion-ion dengan melepaskan
elektron pada logam tersebut. Sedangkan dari katoda terjadi reaksi, dimana
ion-ion dari lingkungan mendekati logam dan menangkap elektron- elektron yang
tertinggal pada logam.
Dampak yang ditimbulkan
korosi sungguh luar biasa. Berdasarkan pengalaman pada tahun-tahun sebelumnya,
Amerika Serikat mengalokasikan biaya pengendalian korosi sebesar 80 hingga 126
milyar dollar per tahun. Di Indonesia, dua puluh tahun lalu saja biaya yang
ditimbulkan akibat korosi dalam bidang indusri mencapai 5 trilyun rupiah. Nilai
tersebut memberi gambaran kepada kita betapa besarnya dampak yang ditimbulkan
korosi dan nilai ini semakin meningkat setiap tahunnya karena belum
terlaksananya pengendalian korosi secara baik bidang indusri. Dampak yang
ditimbulkan korosi dapat berupa kerugian langsung dan kerugian tidak langsung. Kerugian
langsung adalah berupa terjadinya kerusakan pada peralatan, permesinan atau
stuktur bangunan. Sedangkan
kerugian tidak langsung berupa terhentinya aktifitas produksi karena terjadinya
penggantian peralatan yang rusak akibat korosi, terjadinya kehilangan produk
akibat adanya kerusakan pada kontainer, tanki bahan bakar atau jaringan
pemipaan air bersih atau minyak mentah, terakumulasinya produk korosi pada alat
penukar panas dan jaringan pemipaannya akan menurunkan efisiensi perpindahan
panasnya, dan lain sebagainya.
D. Bentuk-Bentuk Korosi
Bentuk-bentuk
korosi dapat berupa korosi merata, korosi galvanik, korosi sumuran, korosi
celah, korosi retak tegang (stress corrosion cracking), korosi retak fatik
(corrosion fatique cracking) dan korosi akibat pengaruh hidogen (corrosion
induced hydrogen), korosi intergranular, selective leaching, dan korosi erosi.
1. Korosi merata adalah korosi yang terjadi
secara serentak diseluruh permukaan logam, oleh karena itu pada logam yang
mengalami korosi merata akan terjadi pengurangan dimensi yang relatif besar per
satuan waktu. Kerugian langsung akibat korosi merata berupa kehilangan material
konstruksi, keselamatan kerja dan pencemaran lingkungan akibat produk korosi
dalam bentuk senyawa yang mencemarkan lingkungan. Sedangkan kerugian tidak
langsung, antara lain berupa penurunan kapasitas dan peningkatan biaya
perawatan (preventive maintenance).
2. Korosi galvanik terjadi apabila dua logam
yang tidak sama dihubungkan dan berada di lingkungan korosif. Salah satu dari
logam tersebut akan mengalami korosi, sementara logam lainnya akan terlindung
dari serangan korosi. Logam yang mengalami korosi adalah logam yang memiliki
potensial yang lebih rendah dan logam yang tidak mengalami korosi adalah logam
yang memiliki potensial lebih tinggi.
3. Korosi sumuran adalah korosi lokal yang
terjadi pada permukaan yang terbuka akibat pecahnya lapisan pasif. Terjadinya
korosi sumuran ini diawali dengan pembentukan lapisan pasif dipermukaannya,
pada antarmuka lapisan pasif dan elektrolit terjadi penurunan pH, sehingga
terjadi pelarutan lapisan pasif secara perlahan-lahan dan menyebabkan lapisan
pasif pecah sehingga terjadi korosi sumuran. Korosi sumuran ini sangat
berbahaya karena lokasi terjadinya sangat kecil tetapi dalam, sehingga dapat
menyebabkan peralatan atau struktur patah mendadak.
4. Korosi celah adalah korosi lokal yang terjadi
pada celah diantara dua komponen. Mekanisme terjadinya korosi celah ini diawali
dengan terjadi korosi merata diluar dan didalam celah, sehingga terjadi
oksidasi logam dan reduksi oksigen. Pada suatu saat oksigen (O2) di dalam celah
habis, sedangkan oksigen (O2) diluar celah masih banyak, akibatnya permukaan
logam yang berhubungan dengan bagian luar menjadi katoda dan permukaan logam
yang didalam celah menjadi anoda sehingga terbentuk celah yang terkorosi.
5. Korosi retak tegang (stress corrosion
cracking), korosi retak fatik (corrosionfatique cracking) dan korosi akibat
pengaruh hidogen (corrosion inducedhydrogen) adalah bentuk korosi dimana
material mengalami keretakan akibatpengaruh lingkungannya. Korosi retak tegang
terjadi pada paduan logam yang mengalami tegangan tarik statis dilingkungan
tertentu, seperti : baja tahan karat sangat rentan terhadap lingkungan klorida
panas, tembaga rentan dilarutan amonia dan baja karbon rentan terhadap nitrat.
Korosi retak fatk terjadi akibat tegangan berulang dilingkungan korosif.
Sedangkan korosi akibat pengaruh hidogen terjadi karena berlangsungnya difusi
hidrogen kedalam kisi paduan.
6. Korosi intergranular adalah bentuk korosi
yang terjadi pada paduan logam akibat terjadinya reaksi antar unsur logam
tersebut di batas butirnya. Seperti yang terjadi pada baja tahan karat
austenitik apabila diberi perlakuan panas. Pada temperatur 425 –
815oC karbida krom (Cr23C6) akan mengendap di batas butir. Dengan kandungan
krom dibawah 10 %, didaerah pengendapan tersebut akan mengalami korosi dan
menurunkan kekuatan baja tahan karat tersebut.
7. Selective leaching adalah korosi yang terjadi
pada paduan logam karena pelarutan salah satu unsur paduan yang lebih aktif,
seperti yang biasa terjadi pada paduan tembaga-seng. Mekanisme terjadinya
korosi selective leaching diawali dengan terjadi pelarutan total terhadap semua
unsur. Salah satu unsur pemadu yang potensialnya lebih tinggi akan terdeposisi,
sedangkan unsur yang potensialnya lebih rendah akan larut ke elektrolit.
Akibatnya terjadi keropos pada logam paduan tersebut. Contoh lain selective
leaching terjadi pada besi tuang kelabu yang digunakan sebagai pipa pembakaran.
Berkurangnya besi dalam paduan besi tuang akan menyebabkan paduan tersebut
menjadi porous dan lemah, sehingga dapat menyebabkan terjadinya pecah pada
pipa.
E. Pencegahan korosi
Pencegahan
korosi didasarkan pada dua prinsip berikut :
1. Mencegah kontak dengan oksigen dan/atau air
Korosi besi memerlukan
oksigen dan air. Bila salah satu tidak ada, maka peristiwa korosi tidak dapat
terjadi. Korosi dapat dicegah dengan melapisi besi dengan cat, oli, logam
lain yang tahan korosi (logam yang lebih aktif seperti seg dan krom). Penggunaan
logam lain yang kurang aktif (timah dan tembaga) sebagai pelapis pada kaleng
bertujuan agar kaleng cepat hancur di tanah. Timah atau tembaga bersifat mampercepat proses korosi.
2. Perlindungan katoda (pengorbanan anoda)
Besi yang dilapisi atau dihubugkan dengan
logam lain yang lebih aktif akan membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai
katoda. Di sini, besi berfungsi hanya sebagai tempat terjadinya reduksi
oksigen. Logam lain berperan sebagai anoda, dan mengalami reaksi
oksidasi. Dalam hal ini besi, sebagai katoda, terlindungi oleh logam lain
(sebagai anoda, dikorbankan). Besi akan aman terlindungi selama logam
pelindungnya masih ada / belum habis. Untuk perlindungan katoda pada
sistem jaringan pipa bawah tanah lazim digunakan logam magnesium, Mg. Logam ini secara berkala harus dikontrol dan
diganti.
3. Membuat alloy atau paduan logam yang
bersifat tahan karat, misalnya besi dicampur dengan logam Ni dan Cr
menjadi baja stainless (72% Fe, 19%Cr, 9%Ni).
KESIMPULAN
1. Korosi merata dapat terjadi pada logam dan
paduan logam karena reaksi oksidasi dan reduksinya tersebar secara merata pada
logam dengan laju korosi yang relatif sama.
2. Logam yang terkorosi merata terjadi akibat
seluruh permukaan logam kontak dengan lingkungannya.
3. Aktivitas mikroba khususnya bakteri reduksi
,oksida sulfat dan mangan oksidasi mengakibatkan degradasi fungsi peralatan
yang memakai bahan dasar logam dengan kondisi lingkungan kritis dan temperatur
tertentu. Maka pencegahan dengan pemilihan lingkungan kerja material yang tidak
memberikan nutrisi dan temperatur untuk berkembang dan perlindungan korosi
berupa pengecatan dan proteksi katodik.