Ditulis oleh Agung

Pendahuluan

Baja menjadi material yang sering digunakan dalam bidang konstruksi karena memiliki kekuatan tarik yang tinggi guna menutupi kelemahan material beton yang lemah terhadap tarik (Alvarez dkk., 2023). Namun dibalik kelebihannya, baja memiliki kelemahan yaitu sangat rentan terkena korosi (karat) apabila diaplikasikan pada daerah yang lembab (Zeng dkk., 2024). Korosi merupakan sebuah peristiwa oksidasi yaitu rusaknya ion-ion pada logam yang mengakibatkan penurunan kualitas dan ketahanan baja sehingga membahayakan konstruksi (Liu dkk., 2022). Berdasarkan data World Corrosion Organization (WCO), kerugian akibat korosi sekitar USD 2,2 triliun atau sebesar 3% dari Produk Domestik Bruto (PDB) global. Tidak hanya itu, korosi juga berkontribusi terhadap peningkatan emisi CO2 di dunia (Camaratta dkk., 2024).

Salah satu metode yang sering digunakan untuk mencegah korosi adalah coating. Coating banyak diminati karena memiliki kekuatan dan ketahanan tarik yang tinggi, kandungan antimikroba, dan ketahanan terhadap korosi (Ulaeto dkk., 2023). Coating dilakukan dengan melapisi permukaan baja menggunakan pengotor untuk melindungi baja dari serangan korosi. Penggunaan inhibitor dapat mencegah korosi asam dan mengurangi efek fatal dari korosi pada baja (Sharma dkk., 2024).

Inhibitor merupakan zat yang berfungsi menghambat reaksi oksidasi pada baja sehingga dapat mencegah terjadinya korosi. Inhibitor dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu inhibitor organik dan anorganik (Desai dkk., 2023). Inhibitor anorganik mengandung zat-zat beracun yang dapat membahayakan dan memliki biaya yang mahal (Shehnazdeep dan Pradhan, 2022). Inhibitor organik memiliki pendekatan yang paling layak dan hemat biaya untuk mencegah korosi (Li dkk., 2023). Sehingga dikembangkan inhibitor organik yang efisien, murah, dan ramah lingkungan sebagai penghambat korosi (Shehnazdeep dan Pradhan, 2022). Tanaman yang memiliki kandungan flavonoid dan asam organik dapat mencegah terjadinya reaksi oksidasi (Zheng J dkk., 2023).

Salah satu tanaman yang memiliki kandungan tersebut adalah rumput bambu (Lophatherum gracile Brogn). Rumput bambu adalah tanaman yang tumbuh di bioma tropis lembab (Li dkk., 2024). Di Indonesia, rumput bambu dapat tumbuh dengan subur dikarenakan iklim tropis lembab yang mendukung. Rumput bambu termasuk tanaman gulma karena menganggu pertumbuhan tanaman pertanian. Akan tetapi, rumput bambu memiliki potensi besar untuk digunakan sebagai inhibitor organik karena kandungan antioksidan yang terdapat di dalamnya. Rumput bambu kaya akan komponen bioaktif, termasuk flavonoid, polisakarida, asam amino, asam fenolik yang memiliki efek sebagai antioksidan (Cheng dkk., 2023). Flavonoid adalah senyawa pada rumput bambu yang memiliki efek antioksidan dan juga dapat digunakan sebagai inhibitor korosi yang ramah lingkungan (Sithuba dkk., 2022). Sifat antioksidan memberikan efek menghambat dan juga sebagai kulit yang mampu mengurangi kecepatan laju korosi dan efek konversi pada karat (Vorobyova dkk., 2023).

Oleh karena itu, dalam rangka mengatasi permasalahan yang timbul akibat korosi, sehingga dilakukan riset yang bertujuan untuk mengetahui efektivitas dari inhibitor ekstrak rumput bambu dengan melakukan pengujian perbandingan laju korosi antara baja tanpa inhibitor dengan baja yang menggunakan inhibitor rumput bambu serta akan memberikan hasil berupa nilai efesiensi inhibisi pada inhibitor ekstrak rumput bambu.

Metode

Tahapan Riset

Diagram alir tahapan riset dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Diagram Alir Tahapan Riset

Prosedur Riset

Penyiapan Sampel Baja

Pada riset ini digunakan baja tulangan sirip (BjTS) mutu 420B berdiameter 13 mm dipotong dengan panjang masing-masing 34 cm sebanyak 27 buah yang memenuhi persyaratan Standar Nasional Indonesia (SNI) 2052:2017 (BSN, 2017). Kemudian baja dibersihkan menggunakan larutan aseton dengan cara merendam baja. Selanjutnya baja dikeringkan dengan cara didiamkan pada suhu ruang selama 24 jam, setelah kering dilakukan penimbangan untuk mengetahui massa awal baja.

Penyiapan Bahan Inhibitor

Rumput bambu dibersihkan menggunakan aquades dan dikeringkan menggunakan oven selama 24 jam. Rumput bambu kering tersebut dihaluskan dengan blender, kemudian diekstrak dengan metode maserasi menggunakan pelarut etanol 96%. Hasil perendaman selanjutnya disaring menggunakan kertas saring hingga diperoleh filtrat. Filtrat kemudian dipekatkan menggunakan alat rotary evaporator dengan kecepatan 80 rpm dan suhu 80ºC hingga menghasilkan ekstrak pekat (Hamzah dkk., 2024).

Penyiapan Medium Korosif

Medium korosif yang digunakan adalah Natrium klorida (NaCl) 3%. Medium korosif tersebut dibuat dengan metode pengenceran yaitu 30 ml larutan NaCl dicampurkan dengan 970 ml aquades (Sari dkk., 2021).

Pengaplikasian Coating

Coating pada baja tulangan diawali dengan pengenceran ekstrak kental dengan penambahan etanol. Proses coating pada 27 buah baja dengan konsentrasi 0%, 2%, dan 4% masing-masing 9 buah baja untuk setiap konsentrasi (Sari dkk., 2021).

Pengujian Benda Uji

Dalam riset ini dilakukan enam pengujian yang terdiri dari uji determinasi, uji skrining fitokimia, uji kandungan kimia, uji laju korosi, uji struktur material, dan uji kuat tarik pada baja. Pengujian kandungan kimia menggunakan instrumen liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS). Pengujian laju korosi dengan NaCl 3% sebagai media korosi yang mengacu pada American Standard Testing and Material (ASTM) G31-72 (2004) tentang pengujian korosi pada perendaman logam di laboratorium (ASTM, 2014).

Pengujian Skrining Fitokimia

Uji skrining fitokimia diawali dengan melakukan ekstraksi menggunakan metode maserasi pada pelarut etanol 96% dengan cara merendam rumput bambu. Kemudian dilanjutkan dengan penyaringan menggunakan kain penyaring untuk memisahkan larutan etanol (filtrat) dengan rumput bambu. Filtrat selanjutnya dipekatkan menggunakan alat rotary evaporator hingga menghasilkan ekstrak yang kental (Hamzah dkk., 2024).

Pengujian Kandungan Kimia

Uji kandungan kimia dilakukan dengan menggunakan instrumen liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) untuk mengidentifikasi kandungan ekstrak rumput bambu secara spesifik (Manjesh dkk., 2022). Berdasarkan pengujian ini diperoleh grafik LC-MS yang akan dianalisa secara kuantitatif.

Pengujian Laju Korosi dan Efisiensi Inhibisi

Pengujian laju korosi dilakukan dengan perendaman baja setelah dilakukan coating pada 27 buah baja dan menggunakan larutan NaCl 3% sebagai media korosi. Pembuatan NaCl 3% dilakukan dengan melarutkan 30 ml NaCl ke dalam 970 ml aquades (Sari dkk., 2021). Dari pengujian ini juga diperoleh nilai efisiensi inhibisi untuk mengetahui efektivitas dari penggunaan inhibitor ekstrak rumput bambu pada baja tulangan.

Penentuan Laju Korosi Baja

Setelah waktu korosi tercapai, dilakukan pembersihan sampel baja dengan menggunakan pelarut aseton dengan cara merendam baja, kemudian baja dikeringkan pada suhu ruang selama 24 jam dan ditimbang sebagai massa akhir. Massa yang hilang digunakan untuk menghitung laju korosi. Berdasarkan selisih massa yang diperoleh maka dilakukan analisa data menggunakan persamaan matematis berdasarkan standar ASTM G31-72 tentang uji laju korosi laboratorium yaitu sebagai berikut (ASTM, 2004).

Keterangan:

k  : Konstanta (mpy dengan nilai 3,14 x ${10}^6$)
T  : Waktu perendaman (jam)
A  : Luas sampel (m2)
w  : Selisih massa (mg)
ρ  : Massa jenis (7,85 mg/mm3)

Selain itu, dilakukan perhitungan nilai efisiensi inhibisi ekstrak rumput bambu sebagai material inhibitor dengan persamaan matematis berdasarkan riset yang dilakukan oleh Omotioma dkk. (2024) sebagai berikut.  

Keterangan:

EI (%) : Efisiensi inhibisi (%)
W0  : Laju korosi variasi 1 (mpy)
W1  : Laju korosi variasi 2 (mpy)

Pembahasan

Identifikasi Kandungan Senyawa Ekstrak Rumput Bambu

Pada penelitian ini, ekstrak rumput bambu diuji untuk mengidentifikasi kandungan senyawa aktif yang berpotensi sebagai inhibitor korosi baja tulangan. Uji kandungan dilakukan menggunakan beberapa reagen kimia untuk mendeteksi senyawa bioaktif. Reagen feri klorida (FeCl3) menunjukkan adanya tanin dengan perubahan warna hijau kehitaman, reagen asam sitroborat (H3BO3) mengindikasikan flavonoid dengan warna kuning kehijauan, reagen Dragendorf menunjukkan adanya alkaloid dengan warna orange kemerahan, dan reagen aquades mengindikasikan saponin dengan pembentukan busa stabil. Sementara itu, senyawa triterpenoid tidak terdeteksi karena tidak ada perubahan warna dengan reagen Libermann-Burchard. Secara keseluruhan, ekstrak rumput bambu mengandung tanin, flavonoid, alkaloid, dan saponin, tetapi tidak mengandung triterpenoid.

Hasil ini sejalan dengan penelitian sebelumnya yang menunjukkan bahwa rumput bambu (Lophaterum gracile Brogn) mengandung senyawa bioaktif seperti polifenol, alkaloid, dan flavonoid yang dapat memberikan efek antioksidan untuk menghambat laju korosi (Ma dkk., 2024). Identifikasi lebih lanjut menggunakan spektrum massa LC-MS mengungkapkan adanya senyawa Chloro[4-(2-methyl-2-butanyl)pheny]methyl, yang dikenal memiliki kapasitas antioksidan yang kuat, serta senyawa ethyl(dimethyl)sulfonium yang berpotensi sebagai antioksidan non-toksik.

Uji Laju Korosi dan Efisiensi Inhibisi

Eksperimen uji laju korosi pada baja tulangan menunjukkan bahwa ekstrak rumput bambu efektif mengurangi laju korosi. Baja yang direndam dalam larutan ekstrak menunjukkan penurunan kehilangan berat yang signifikan dibandingkan dengan baja tanpa inhibitor. Hasil uji laju korosi menunjukkan bahwa pada konsentrasi 0%, laju korosi tertinggi tercatat sebesar 0,025 mpy, sementara pada konsentrasi 4%, laju korosi menurun drastis menjadi 0,000 mpy, yang menandakan perlindungan korosi yang sangat baik. Nilai efisiensi inhibisi juga menunjukkan hasil yang sangat positif, dengan efisiensi tertinggi mencapai 100% pada konsentrasi 4%.

Kesimpulan

Berdasarkan hasil riset, didapatkan kesimpulan sebagai berikut :

1. Penggunaan ekstrak rumput bambu sebagai inhibitor korosi dapat mengurangi kehilangan berat sehingga efektif menghambat laju korosi pada baja.
2. Jika dibandingkan dengan inhibitor konvensional, inhibitor dari ekstrak rumput bambu dapat mengurangi laju korosi pada baja dengan nilai efisiensi inhibisi terendah 66,67% dan tertinggi mencapai 100%.
3. Penggunaan ekstrak rumput bambu dapat mempertahankan kekuatan baja karena memberikan perlindungan baja terhadap korosi dengan konsentrasi ekstrak terbaik yang diperoleh adalah konsentrasi 2%.

Daftar Pustaka

Abubakr, H. M., Ghaith, M., El-Sherif, A., dan El-Deab, M. 2024. Influence of metal ions on cysteine as a corrosion inhibitor for low carbon steel in sulfuric acid: Polarization, EIS, XPS, and DFT analysis. International Journal of Electrochemical Science. 19:1-16.

Alvarez, L. X., de Rincon, O. T., Escribano, J., dan Troconis, B. R. 2023. Organic compounds as corrosion inhibitors for reinforced concrete : a review. Corrosion Review. 41(6):617–634.

American Standard Testing and Material. 2004. ASTM G 31-72 Standard Practice for Laboratory Immersion Corrosion Testing of Metals. IHS. Amerika Serikat.

Badan Standardisasi Nasional. 2017. SNI 2052:2017 Baja tulangan beton. Standar Nasional Indonesia. 9.

Bilgic, S. 2022. Plant Extracts as Corrosion Inhibitors for Mild steel in H2SO4 and H3PO4 Media Review II. The International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. 11 (1):1-42.

Camaratta, R., Cardoso, F. B., Lourenco, N. C., Cassani, F. R., Silva, S. H., Cholant, C. M., dan Avellaneda, C. O. 2024. Electrodeposition of organic corrosion inhibitor prepared from eucalyptus robusta leaves. Journal of Building Engineering. 94: 1-11.

Catav, S. S., Cetin, E., Vural, E., dan Burun, B. 2023. Boron toxicity tolerance in barley may be related to intrinsically higher levels of reactive oxygen species in the shoots. Botanica Serbica. 47 (1):113-124.

Chen, J., Zhang, L., Zhao, P., Ma, G., Li, Q., dan Yu, X. 2023. Synthesized alkyl ferulates with different chain lengths inhibited the formation of lipid oxidation products in soybean oil during deep frying. Food Chemistry. 410:1-10.

Cheng, Y., Wan, S., Yao, L., Lin, D., Wu, T., Chen, Y., dan Lu, C. 2023. Bamboo leaf: a review of traditional medicinal property, phytochemistry, pharmacology, and purification technology. Journal of Ethnopharmacology. 306:2-7.

Chowdury , M., Hossain, N., Ahmed, M. M. S. A., Islam, M., Islam, S., dan Rana, M. 2023. Green tea and tulsi extracts as efficient green corrosion inhibitor for aluminum alloy in alkaline medium. Heliyon. 9 (6):1-14.

Dantas, A., Dantas, R., Cipriano, G., Jesus, A., Lesiuk, G., Fonseca, C., dan Correia, J. 2024. A methodology to evaluate seawater corrosion on quasi-static tensile properties of a structural steel. Engineering Failure Analysis. 3-4.

Desai, P. D., Pawar, C. B., Avhad, M. S., dan More, A. P. 2024. Corrosion inhibitors for carbon steel: A review. Vietnam Journal of Chemistry. 61 (1):4-15.

Farias, C. A., Reis, A. R., Morais, D. R., Camponogara, J. A., Bettio, L., Pudenzi, M. A., dan Barcia, M. T. 2024. Phenolic diversity and antioxidant potential of different varieties of bamboo leaves using LC-ESI-QTOF-MS/MS and LC-ESI-QqQ-MS/MS. Food Research International. 179:1-3.

Hamzah, B., Kartayasa, I. W., Said, I., Jura, M. R., Ningsih, P., Hardani, M. F., dan Hardani, R. 2024. Determination of thick tannine extract levels of Guava leaves (Psidium guajava L.) by using acetone solution, ethanol, and methanol. AIP Conference Proceedings. 3058 (1):1-4.

Krishnan, A., dan Packirisamy, A. S. B. 2024. Exploration of Therapeutic Potential and Pesticidal activity of Sapindus mukorossi by In vitro and Insilico Profiling of Phytochemicals. Journal of Molecular Structure. 1315:1-3.

Li, P., Shao, Z., Fu, W., Ma, W., Yang, K., Zhou, H., dan Gao, M. 2023. Enhancing corrosion resistance of magnesium alloys via combining green chicory extracts and metal cations as organic-inorganic composite inhibitor. Corrosion Communications. 9:44-56.

Li, Z., Wu, Z.-F., Wu, Q.-L., Guo, X., Shang, Y.-F., Yang, S.-H., dan Wei, Z. -J. 2024. Lophatherum gracile Brongn.: A review on phytochemistry, bioactivity and food applications. Food Chemistry Advances. 4:3-7.

Liu, P., Zhang, Q. H., Watanabe, Y., Shoji, T., dan Cao, F.-H. 2022. A critical review of the recent advances in inclusion-triggered localized corrosion in steel. npj Material Degradation. 6 (1):81.

Ma, Y.-L., Wu, Z.-F., Li, Z., Wang, Y., Shang, Y.-F., Thakur, K., dan Wei, Z.-J. 2024. In vitro digestibility and hepato-protective potential of Lophatherum gracile Brongn. leave extract. Food Chemistry. 433:2-3.

Manjesh, G., Kaipa, H., Upreti, K., Sharma, D., Puttegowda, M., Manjunathagowda, D., dan Kusuma, D. 2022. Diversity of flavonoids profile in sexually dimorphic clones of betle vine [Piper betle L.] genotypes based on liquid chromatography-mass spectrometry [LCMS/MS]. Industrial Crops and Products. 187:115363.

Popov, B. N. 2015. Corrosion Inhibitors. Corrosion Engineering. 581-597.

Sari, R., Suka, E., dan Karo Karo, P. 2021. Ekstrak daun sawo (manilkara zapota l) sebagai inhibitor terhadap laju korosi baja aisi 1018 dalam medium korosif NaCl 3%. Journal Energy Material and Instrumentation Technology. 1-7.

Sharma, A., Kaur, J., dan Saxena, A. 2024. Celastrus paniculatus seeds as a green corrosion inhibitor for stainless steel . Journal of the Indian Chemical Society. 101:1-3.

Shehnazdeep, dan Pradhan, B. 2022. A study on effectiveness of inorganic and organic corrosion inhibitors on rebar corrosion in concrete: A review. Materials Today Proceedings. 65 (2):1360-1366.

Sithuba, T., Masia, N., Moema, J., Murulana, L. C., Masuku, G., Bahadur, I., dan Kabanda, M. 2022. Corrosion inhibitory potential of selected flavonoid derivatives: Electrochemical, molecular Zn surface interactions and quantum chemical approaches. Results in Engineering. 16:1-4.

Sun, X., Zhang, J., Mi, Y., Chen, Y., Tan, W., Li, Q., dan Guo, Z. 2020. Synthesis, characterization, and the antioxidant activity of the acetylated chitosan derivatives containing sulfonium salts. International Journal of Biological Macromolecules. 152:349-358.

Teinkela, J. E. M., Oumarou, H., Noundou, X. S., Meyer, F., Megalizzi, V., Hoppe, H. C., dan Wintjens, R. 2023. Evaluation of in vitro antiplasmodial, antiproliferative activities, and in vivo oral acute toxicity of Spathodea campanulata flowers. Scientific African. 21:2-6.

Ulaeto, S. B., Ravi, R. P., Udoh, I. I., Mathew, G. M., dan Rajan, T. P. 2023. Polymer-Based Coating for Steel Protection, Highlighting Metal–Organic Framework as Functional Actives: A Review. Corrosion and Materials Degradation. 4:284–316.

Vorobyova, V., Sikorsky , O., Skiba, M., dan Vasyliev, G. 2023. Quebracho tannin as corrosion inhibitor in neutral media and novel rust. South African Journal of Chemical Engineering. 44:68-80.

Zeng, C., Zheng, Z.-S., Zhang, H., Huang, Y.-J., Wang, X., dan Liu, G. 2024. 3D mesoscale investigation of non-uniform steel corrosion in reinforced concrete under chloride environments. Construction and Building Materials. 411:1-3.

Zheng, J.-H., Lin, S.-X., Li, X.-Y., Shen, C.-Y., Zheng, S.-W., dan Chen, W.-B. 2023. Flavonoids from Lophatherum gracile Brongn. Ameliorate Liver Damages in High-Fat Diet and Streptozotocin-Induced Diabetic Mice by Regulating PI3K/AKT and NF-Kappa B Pathways. Journal of Food Biochemistry. 1-16.