Makalah Ilmiah Ku (korosi material logam)

DEGRADASI FUNGSI SISTEM INDUSTRI AKIBAT KOROSI MIKROBIOLOGI

Gadang Priyotomo dan Teguh

Puslit Metalurgi LIPI

Kawasan PUSPIPTEK Serpong Tangerang

Abstract

The identification microbiological corrosion on metal of industrial tools is needed through observation with looking characteristic of bacterial microbe in reduction or oxidation environment. Variables, which influence corrosion is temperature, flow velocity, pH and oxygen concentration. Its give conditional limitation of microbiological corrosion.

Keyword : Microbiology corrosion, corrosion microbe, sulphate reduction bacteria, biofilm

Abstrak

Identifikasi terjadinya korosi mikrobiologi pada material logam peralatan – perlatan industri diperlukan melalaui pengamatan dengan melihat cirri khas jenis-jenis berpengaruh terjadinya korosi tersebut yaitu temperatur, kecepatan alir, pH dan kadar oksigen memberikan batasan kondisi korosi microbiological yang terjadi.

Kata kunci : Korosi mikrobiologi, Mikroba korosi, bakteri reduksi sulfat, biofilm

PENDAHULUAN

Korosi 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 kertas pulp. 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 ditujukan untuk sebagai bahan perhatian kembali kepada pelaku indutriawan, dosen dan pendidik 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 KOROSI

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 dan protozoa. 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.

Mikroorganisme dikatagorikan berdasarkan kadar oksigen yaitu :

1. Jenis anaerob, berkembang biak pada kondisi tidak adanya oksigen.

2. Jenis Aerob, berkembang biak pada kondisi kaya oksigen.

3. Jenis anaerob fakultatif, berkembang biak pada dua kondisi.

4. Mikroaerofil, berkembang biak menggunakan sedikit oksigen.

Fenomena korosi yang terjadi dapat disebabkan adanya keberadaan dari bakteri. Jenis-jenis bakteri yang berkembang yaitu :

1. Bakteri reduksi sulfat

Bakteri ini merupakan bakteri jenis anaerob membutuhkan lingkungan bebas oksigen atau lingkungan reduksi, bakteri ini bersirkulasi di dalam air aerasi termasuk larutan klorin dan oksidiser lainnya, hingga mencapai kondisi ideal untuk mendukung metabolisme. Bakteri ini tumbuh pada oksigen rendah. Bakteri ini tumbuh pada daerah-daerah kanal, pelabuhan, daerah air tenang tergantung pada lingkungannya.

Bakteri ini mereduksi sulfat menjadi sulfit, biasanya terlihat dari meningkatnya kadar H₂S atau Besi sulfida.Tidak adanya sulfat, beberapa turunan dapat berfungsi sebagai fermenter menggunakan campuran organik seperti pyruvnate untuk memproduksi asetat, hidrogen dan CO₂, banyak bakteri jenis ini berisi enzim hidrogenase yang mengkonsumsi hidrogen.

2. Bakteri oksidasi sulfur-sulfida

Bakteri jenis ini merupakan bakteri aerob yang mendapatkan energi dari oksidasi sulfit atau sulfur. Bebarapa tipe bakteri aerob dapat teroksidasi sulfur menjadi asam sulfurik dan nilai pH menjadi 1. bakteri Thiobaccilus umumnya ditemukan di deposit mineral dan menyebabkan drainase tambang menjadi asam.

3 Bakteri besi mangan oksida

Bakteri memperoleh energi dari osidasi Fe²⁺à Fe³⁺ dimana deposit berhubungan dengan bakteri korosi. Bakteri ini hampir selalu ditemukan di Tubercle (gundukan Hemispherikal berlainan ) di atas lubang pit pada permukaan baja. Umumnya oksidaser besi ditemukan di lingkungan dengan filamen yang panjang.

Masalah biokorosi 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. Kecepatan alir, jika kecepatan alir biofilm rendah akan mudah terganggu sedangkan kecepatan alir tinggi menyebabkan lapisan lebih tipis dan padat.

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

4. 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.

5. Kebersihan, dimaksud air yang kadar endapan padatan rendah, padatan ini menciptakan keadaan di permukaan untuk tumbuhnya aktifitas mikroba.

Pada korosi bakteri secara umum merupakan gabungan dan pengembangan sel diferensial oksigen, konsentrasi klorida dibawah deposit sulfida, larutan produk korosi dan depolarisasi katodik lapisan proteksi hidrogen.

Biofilm bakteri merupakan agen dari proses inisiasi dan propagasi pertumbuhan korosi bakteri terlihat pada Gambar 1, sehingga korosi mikroba tidak terjadi dengan absennya bioflim. Biofilm menyediakan kondisi kondisi local lingkungan misalnya pH yang rendah, sel difernsial oksigen untuk inisiasi atau propagasi aktifitas korosi.

Meskipun beberapa literaratur menerangkan faktor fisik dan elektrokimia yang dihubungkan dengan korosi di lingkungan berair, namun relatif sedikit diketahui tentang mekanisme mikroorganisme saat inisiasi dan propagasi aktifitas korosi.

material SS 316, umumnya mekanisme terjadinya korosi bakteri kurang dipahami, hanya melihat inidikasi produksi asam atau serangan sulfida terlihat pada Gambar 2.

MASALAH –MASALAH DI LAPANGAN

Banyak sekali di dunia industri dan fasilitas umum terjadi proses korosi disebabkan oleh fenomena biokorosi akibat adanya bakteri. Kasus-kasus tersebut yaitu :

a. Pipa-pipa bawah tanah di Industri minyak dan gas bumi

Dalam suatu contoh kasus dari perusahaan Korea Gas Corporation (KOGAS) menggunakan pipa-pipa gas yang dilapis dengan polyethylene (APL 5L X-65). Selama instalasi, pipa dilas tiap 12 meter dan diproteksi dengan impressed current proteksi katodik dengan potensial proteksi –850 mV (vs saturated Cu/CuSO₄). Kemudian beberapa tahun dicek kondisi lapis lindung maupun korosi aktif menggunakan pengujian potensial gardien⁵, hasilnya berupa letak-letak coating defect di sepanjang pipa. Kegagalan selanjutnya yaitu adanya disbonded coating area di permukaan pipa yang disebabkan adanya arus proteksi katodik yang berlebihan terekspos.

Coating defect dan daerah disbonded coating sangat baik untuk perkembangan mikroba anaerob. Pada disbonded coating area terjadi korosi local (pitting), lubang pit berbentuk hemisspherikal dalam tiap-tiap kelompok. Kedalaman pit 5-7 mm (0,22 – 0,47 mm/year)⁴, bentuk pit ini menindikasikan karakter bakteri reduksi sulfat terlihat pada Gambar 3

b. Peralatan sistem pemyemprot pemadam kebakaran.

Di kota Kalifornia Amerika serikat, departemen pemadam kebakaran mengalami masalah cukup sulit dimana debit air alat system penyemprot turun walau tekanan cukup besar, setelah diselidiki maka di dalam alat penyemprot terjadi suatu korosi yang disebabkan oleh aktifitas mikroba dipermukaan dinding bagian dalam yang terbuat dari baja karbon dan tembaga saat beberapa bulan pembelian.

Ini disebabkan adanya biodeposit (turbucle) yang tumbuh di di dinding bagian dalam, kemudian di dalam biodeposit tersebut terjadi aktifitas degradasi lokal berupa korosi pitting sehingga mengurangi tebal pipa dan aktifitas ini menghasilkan senyawa H₂S di lubang pit yang mengakibatkan keadaan asam dan mempercepat kelarutan logam.

KESIMPULAN

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.

DAFTAR PUSTAKA

1. Hill, E.C, “Microbial Aspects of Metallurgy”, New York, American Elsevier, 1970

2. Tatnall,R E., Introduction part I- Biofilm formation, Houston, NACE International,1993.

3. Gessy,G.G., Introduction part II-Biofilm Formation, Houston, Nace International, 1993.

4. Seon Yeob, Li dkk., Microbiologically influenced Corrosion of underground pipelines under the disbonded coating, KOGAS, Korea.

5. Toat Nur Salam, Memprediksi kondisi pipa baja dalam tanah dengan metode uji arus secara kompterisasi, P2M LIPI, Serpong, 1999

6. Mars W Mittleman,Ph.D, Microbial influenced corrosion of sprinkler piping, PM Engineer, San Jose.