SISTEM HIBRID GAS HASIL ELEKTROLISIS PADA KENDARAAN BERMOTOR

Gambar 2.


Gambar 1.

Mata Kuliah : Kimia Terapan
Dosen : DR Mudjiyono

Aris Purwadi
S830208001/IPA/Psains

I. Pendahuluan

Dewasa ini kendaraan bermotor merupakan suatu kebutuhan yang sangat penting diperlukan manusia dalam memenuhi kebutuhan transportasi yang makin hari makin meningkat mobilitasnya. Pada produksi kendaraan bermotor selalu dilakukan inovasi-inivasi baru sesuai dengan tuntutan konsumen, sehingga kendaraan yang ada semakin nyaman dan aman untuk digunakan. Industri otomotif telah mengembangkan sistem pembakaran yang lebih maju sampai pada penggunaan injeksi pada kendaraan bermotor produksi tahun 2000 keatas. Peningkatan produksi kendaraan tentu saja menuntut peningkatan produksi bahan bakar terutama minyak atau BBM.

Ketersediaan bahan bakar minyak yang terbatas, akan mempengaruhi harga minyak sehingga semakin mahal, kondisi ini memacu untuk mencari alternatif yang dapat digunakan untuk menggantikan bahan bakar minyak yang dapat diperbaharui, misalnya penggunaan biodissel, alkohol atau bahan bakar gas. Kenyataannya bahan bakar tersebut masih sangat bergantung pada komitmen pemerintah untuk dapat memproduksi dalam jumlah besar, sampai saat ini usaha tersebut masih jauh dari harapan konsumen. Usaha yang dapat dilakukan adalah dengan menghemat bahan bakar yang dapat ditempuh dengan dua cara yaitu secara mekanis dengan mengubah konstruksi mesin dan melakukan inovasi dalam proses pembakaran bahan bakar dengan bahan lain sehingga proses pembakaran dapat berlansung secara lebih sempurna. Cara yang pertama telah dilakukan oleh produsen mobil dalam rangka bersaing dalam memasarkan produknya karena semakin hemat bahan bakar akan semakin diminati oleh konsumen. Cara yang lain yang dapat dilakukan adalah dengan melakukan inovasi pada asupan bahan bakar ke dalam ruang pembakaran, cara ini telah dilakukan dan dibuktikan secara empiris dilapangan namun belum pernah dilakukan pengkajian secara ilmiah, bagaimana cara ini dapat digunakan dengan baik. Cara yang dimaksud adalah dengan memanfaatkan secara langsung hasil elektrolisis air berupa gas hidrogen dan gas oksigen, yang memiliki sifat sangat mudah terbakar dan membantu proses pembakaran. Bagaimana hasil elektrolisis ini dapat dimanfaat sebagai bahan bakar?

II. Kajian Teori

Pada elektrolisis larutan elektrolit akan dihasilkan zat zat hasil reaksi yang tergantung pada harga potensial reduksi ion-ion yang ada dalam larutan dan elektrode yang digunakan. Jumlah zat yang dihasilkan pada elektrolisis bergantung pada besarnya jumlah listrik yang digunakan, untuk menghasilkan gas Hidrogen dan gas Oksigen dapat digunakan larutan elektolit dari Kalium Hidroksida (KOH) atau menggunakan garam sulfat atau karbonat dari unsur-unsur golongan IA seperti Natrium Sulfat (Na₂SO₄), Natrium Karbonat (Na₂CO₃) atau garam lain yang mudah didapat dan ekonomis.

Reaksi : Elektrolisis larutan KOH dalam air :

Katoda : [2H₂O(l) + 2e → 2OH^-(aq) + H₂(g)] x 2

Anoda : 4OH^-(aq) → 2H₂O(l) + O₂(g) + 4e +

2H₂O(l) → 2 H₂(g) + O₂(g)

Reaksi : Elektrolisis larutan Na₂CO₃ dalam air :

Katoda : [2H₂O(l) + 2e → 2OH^-(aq) + H₂(g)] x 2

Anoda : 2H₂O(l) → 4H⁺(aq) + O₂(g) + 4e +

2H₂O(l) → 2 H₂(g) + O₂(g)

Pada elektrolisis larutan yang mengandung ion-ion golongan IA (Na⁺, K⁺), ion-ion tersebut tidak tereduksi pada katode tetapi air yang mengalami reduksi karena potensial reduksi air lebih besar dari potensial reduksi ion Natrium atau ion Kalium (E^o H₂O/H₂ = - 0,83 volt dan E^o Na⁺/Na = - 2,71 volt).

Dalam penerapannya elektrode yang digunakan adalah stainless still yang dapat dikategorikan sebagai elektrode inert, dari percobaan yang dilakukan pada beberapa kendaraan bermotor, untuk mobil 1000 CC dengan kecepatan 50-60 km/jam dengan konsumsi BBM (besin) 1 liter dapat menempuh jarak 12 km, sehingga waktu yang diperlukan 12/60 jam = 12 menit. Jika dihitung kalor yang dihasilkan pada pembakaran sempurna 1 liter bensin (oktana) dengan reaksi : Ramsden E.N (2000 : 499).

C₈H₁₈(g) + 25/2 O₂(g) → 8 CO₂(g) + 9H₂O(g) rH^o = - 5510 kJ/mol

Reaksi ini berlangsung pada ruang pembakaran, dimana bahan bakar minyak mempunyai titik didih 150^oC dan akan berbentuk uap pada ruang pembakaran mesin.

Massa 1 mol C₈H₁₈ = (8.12 + 18. 1) gram (Ar C = 12 dan H = 1)

= 114 gram

Untuk membakar 1 mol C₈H₁₈ atau 114 gram C₈H₁₈ dibebaskan kalor = 5510 kJ.

Massa jenis bensin = 0,77 kg/L sehingga massa 1 L bensin = 770 gram, jadi kalor yang dihasilkan = 770/114 x 5510 kJ

= 37216,66 kJ

Jadi kalor yang dihasilkan pada pembakaran 1 gram bensin = 37216,66 kJ/770 gram

= 48,333 kJ

Pada pembakaran bensin oktana emisi gas buang masih mengandung gas CO sebanyak 5%.

Pada perakitan alat elektrolisis yang dipasang pada mobil digunakan diode dengan kuat arus 25 Ampere, digunakan dalam waktu yang sama 12 menit gas hidrogen yang dihasilkan sebagai berikut :

Massa H₂ = ME H₂. i . t /96500 gram

= 1. 25. 12. 60/96500 gram

= 0,186528 gram

Pembakaran sempurna gas H₂ menurut reaksi :

H₂(g) + ½ O₂(g) → H₂O(g) rH^o = -241,82 kJ/mol

Pada pembakaran 1mol atau 2 gram gas hidrogen dihasilkan kalor = 241,82 kJ

Untuk pembakaran sempurna 1 gram gas hidrogen dihasilkan kalor = 120,91 kJ

Untuk pembakaran 0,186528 gram dibebaskan kalor = 0,186528/2 x 241,82 kJ

= 22,5531 kJ

Sedangkan gas oksigen yang dihasilkan dari proses elektrolisis yang sama :

Massa O₂ = ME O₂ . i . t /96500 gram

= 32/4 . 25. 12. 60/96500 gram

= 1,49223 gram

Volume gas O₂ yang dihasilkan jika diukur pada suhu 25^oC dan tekanan 1 atm adalah PV = nRT atau V = n RT/P

V gas O₂ = 1,49223/32. 0,082056872. 298/1 Liter

= 1,14027 Liter

Gas oksigen yang dihasilkan ini akan sangat berperan didalam proses pembakaran, sehingga pembakaran akan berlangsung lebih sempurna dan bahan bakar akan semakin hemat.

Pemasangan sel elektrolisa pada kendaraan bermotor dapat ditempatkan dimana saja semakin dekat dengan ruang pembakaran akan semakin baik, gas hasil elektrolisa disalurkan ke dalam manipol masuk ruang pembakaran mesin dengan menggunakan pipa secara terpisah dari anoda dan dari kaotoda. Untuk kendaraan yang pengaturan asupan bahan bakar dengan karburator untuk pemasangannya dapat mengikuti gambar berikut.

Gambar 1: Sistem Hibrid gas hasil elektrolisa dan BBM

(Mesin dengan Karburator)

Untuk mobil atau kendaraan bermotor yang telah menggunakan ECU (Electronic Control Unit) dan sistem injeksi akan sangat bermanfaat jika ditambahkan MAP enhancer. Fungsi MAP enhancer adalah untuk memotong jalur komputer dalam membaca campuran bahan bakar dalam intake manifold. Untuk pemasangan pipa gas hasil elektrolisa dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 2 : Sistem Hibrid gas hasil elektrolisa dan BBM

(Mesin dengan Fuel Injection)

III. Pembahasan.

1. Dari hasil perhitungan kalor yang dihasilkan pada pembakaran sempurna 1 mol gas H₂ hasil elektrolisis, yang diukur pada suhu kamar besarnya entalpi sama dengan entalpi pembentukan 1 mol uap air. Dengan menggunakan arus listrik 25 ampere dan waktu yang sama dengan waktu yang digunakan untuk melakukan pembakaran bensin dengan kendaraan bermotor selama 12 menit ternyata diperoleh kalor 22,5531 kJ. Jika dibandingkan kalor yang dihasilkan pada pembakaran 1 gram besin (oktana) dengan 1 gram gas Hidrogen = 48,333 kJ : 120,91 kJ. Dari hasil ini terlihat bahwa penambahan gas hidrogen dari elektrolisis kedalam ruang pembakaran akan menghasilkan tambahan energi yang cukup besar sehingga performa mesin akan lebih bagus dan lebih hemat dalam pemakaian bahan bakar.

2. Pada pembakaran bensin dalam bentuk uap di ruang pembakaran mesin ternyata belum dapat terbakar sempurna, terlihat dari hasil pembakaran masih terdapat 5% gas karbonmonoksida atau CO, ini dapat dipandang sebagai pemborosan energi. Hadirnya gas oksigen murni yang diperoleh dari hasil elektrolisa sebanyak 1,49223 gram atau 1,14027 Liter pada suhu kamar, kontribusi gas oksigen ini akan sangat besar didalam membantu proses pembakaran, diharapkan pembakaran yang terjadi akan semakin sempurna dan performa mesin akan semakin tinggi serta pemakaian bahan bakar kendaraan bermotor akan semakin efisien.

3. Dengan penambahan gas hidrogen dan gas oksigen pada ruang pembakaran, proses oksidasi dan performa mesin meningkat, diikuti dengan penurunan residu karbon pada ruang pembakaran, penurunan emisi gas buang karbomonoksida (CO), dan hidrokarbon/ bensin yang tidak terbakar.

IV. Kesimpulan

Gas hasil elektrolisa air dengan menggunakan larutan KOH atau larutan Na₂CO₃ berupa gas hidrogen dan gas oksigen dapat digunakan sebagai sumber energi tambahan dengan sistem hibrid pada kendaraan bermotor. Gas hidrogen untuk meningkatkan energi dan gas oksigen untuk menyempurnakan pembakaran sehingga akan diperoleh efisiensi bahan bakar yang cukup tinggi, yang pada akhirnya akan meningkatkan performa mesin serta meningkatkan efisiensi penggunaan bahan bakar.

=============================

Daftar Pustaka

Keenan. Kleinfelter. Wood. 2003. Kimia Untuk Universitas Jilid 2. Jakarta : Penerbit

Erlangga.

Kompas, 20 Juni 2008. Menghemat BBM Dengan “Brown Energy”

Oxtoby. Gillis. Nachtrieb. 2001. Prinsip-prinsip Kimia Modern Jilid 1. Jakarta :

Penerbit Erlangga.

Ramsden E.N. 2000. Chemistry A-Level fourth edition. Cheltenham : Nelson

Thormes Ltd. United Kingdom.

Wang Xiang Jun. 2008. Mengubah air menjadi besin. Yogyakarta : Penerbit Pustaka

Radja.

http://www.bahanbakar.com

REAKSI REDOKS PADA PEMURNIAN LOGAM

Mata Kuliah : Kimia Terapan
Dosen : DR Mudjiyono
Riyanti
S830208018/IPA/Psains

I. Pengertian Oksidasi dan Reduksi (Redoks)

Reaksi redoks adalah suatu proses/reaksi reduksi oksidasi yang berlangsung secara spontan. Dalam artian selama berlangsungnya oksidasi, oksidatornya tersendiri akan tereduksi pula. Begitu juga sebaliknya dengan demikian suatu proses oksidasi selalu disertai proses reduksi dan sebaliknya. Redoks kadang-kadang juga sebagai suatu perubahan kimia yang didalamnya terdapat peralihan electron dari suatu atom/ molekul/ion ke atom/molekul/ion lain. Berdasarkan Whitten ; 1981 “Oxidation is an algebraic increase in oxidation number and corresponds to the loss, or apparent loss, of electrons. Reduction is an algebraic decrease in oxidation number and corresponds to a gain, or apparent gain, of electrons”. Dalam proses-proses elektrokimia dalam sel-sel, oksidasi (pada anoda) dan reduksi (pada katoda) juga terjadi. Semua reaksi redoks melibatkan perubahan valensi dan keadaan bilangan oksidasi.

Reaksi reduksi sering terjadi dalam kehidupan seperti proses fotosintesis dimana karbonidoksida dan air tersduksi untuk membentuk karbohidrat yang merupakan sumber energy pada hewan dan tumbuhan. Pembakaran gas didalam tubuh organism adalah peristiwa reaksi reduksi contoh :

CH₄ (g) + 2O₂(g) → CO₂ (g) + 2H₂O(g)

II. Besi (Fe)

Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang banyak digunakan untuk kehidupan manusia sehari-hari dari yang bermanfaat sampai dengan yang merusakkan. Dalam tabel periodik, besi mempunyai simbol Fe dan nomor atom 26. Besi juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi.

Besi murni berwarna putih dan berkilau serta merupakan logam yang agak lembut, rapuh dan mudah ditempa serta dapat regang. Sifat rapuhnya disebabkan, biasanya adanya sejumlah kecil kotoran yang mencemarinya, misalnya belerang. Sampai pad asuhu 768oC, besi merupakan feromagnetik, akan termagnetisasi secara kuat bila ditaruh dalam suatu medan magnet, tapi diatas suhu itu sifat-sifat magnetiknya akan hilang. Besi termasuk unsur transisi dialam dan dalam bijih-bijih mineral: Fe2O3 (haematit);Fe3O4 (magnetit); FeO(OH).nH2O (limonit);FeS (pirit); dsb.

III. Proses pemurnian besi

Biji besi diekstraksi dalam sebuah tanur tinggi dengan menggunakan kokas, batu gamping dan udara panas. Kokas dan udara panas membentuk karbon monoksida. Lalu meruduksi bijih besi yang mengandung SiO2, menjadi besi. Batu gamping mengenyahkan kotoran-kotoran yang bersifat asam dan membentuk lapisan terak diatas besi cair dibagian bawah tanur tersebut. Pada pengolahan besi dalam sebuah tanur tinggi, ada empat daerah proses:

1. Daerah pengeringan. Kokas (C) dan bijih besi (Fe₂O₃) dikeringkan dulu pada suhu ± 500^oC

2. Daerah reduksi. Disini terjadi macam-macam reaksi:

(a) C +O₂ → CO₂

(b) CO₂ + C →2CO

(c) 2FeO₃ + CO ₂ →Fe₃O₄ + CO₂

(d) Fe₃O₄ + CO →3 FeO + CO₂

(e) FeO + CO → Fe + CO₂

Salah satu perubahan awal yang dialami oleh Fe₂O₃ terjadi dalam daerah yang relative dingin yaitu ± 200^oC. Oksida dengan komposisi Fe₂O₃ juga terdapat secara alamiah sebagai magnetit, suatu oksida besi magnetit yang bisa dianggap sebagai oksida campuran antara fero dan feri: FeO.Fe₂O₃. Pada suhu yang agak tinggi sedikit,± 350^oC, berlangsung reduksi lebih lanjut dari oksida besi tersebut. Reaksi (e) terjadi pad abagian bawah tanur, pada suhu yang lebih tinggi lagi.

3. Daerah karburasi. Sebagian besi menyerap karbon

4. Daerah pencairan. Besi mencair pada suhu ± 1000^oC dan besi cair terlindung oleh lapisan terak (garam silikat yang terjadi sebagai hasil tambahan bisa dimafaatkan untuk membuat pupuk buatan : CaO + SiO₂ CaSiO₂)

Besi yang diperoleh dari tanur tiup tersebut adalahbesi kasar cair yang mengandung kotoran S, P dan Si serta 4%

Figure 1: tanur pemurnian besi

http://id.wikipedia.org/wiki/Besi

IV. Kesimpulan

1. Reaksi redoks adalah suatu proses/reaksi reduksi oksidasi yang berlangsung secara spontan.

2. Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang mempunyai simbol Fe dan nomor atom 26. Besi juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi.

3. Biji besi diekstraksi dalam sebuah tanur tinggi dengan menggunakan kokas, batu gamping dan udara panas.

4. Pada pengolahan besi dalam sebuah tanur tinggi, ada empat daerah proses:

a. Daerah pengeringan. Kokas (C) dan bijih besi (Fe₂O₃) dikeringkan dulu pada suhu ± 500^oC

b. Daerah reduksi. Disini terjadi macam-macam reaksi:

1) C +O₂ → CO₂

2) CO₂ + C →2CO

3) 2FeO₃ + CO ₂ →Fe₃O₄ + CO₂

4) Fe₃O₄ + CO →3 FeO + CO₂

5) FeO + CO → Fe + CO₂

c. Daerah karburasi. Sebagian besi menyerap karbon

d. Daerah pencairan. Besi mencair pada suhu ± 1000^oC dan besi cair terlindung oleh lapisan terak (garam silikat yang terjadi sebagai hasil tambahan bisa dimafaatkan untuk membuat pupuk buatan : CaO + SiO₂ CaSiO₂)

V. Daftar Pustaka

H.A Amirudin. 2001. Kamus Kimia Arti dan Penjelasan Ilmiah. Jakarta. PT Gramedia Pustaka Utama

Robyn V. Young. 2000. World of Chemistry. Michigan. Gale Group.

Whitten.Davis.Peck. 1981. General Chemistry. Florida. Saunders College Publishing.

http://id.wikipedia.org/wiki/Besi

AKUMULATOR (AKI)

Mata Kuliah : Kimia Terapan
Dosen : DR Mudjiyono
Suma'iyah
S830208021/IPA/Psains

KOROSI BESI Pada industri

Mata kuliah : Kimia Terapan
Dosen : DR Mudjiyono
Rina Indrawati
S830208017/IPA/Psains

A. PENDAHULUAN

Korosi pada logam telah berabad-abad menimbulkan masalah dan hal ini jelas menimbulkan kerugian yang 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 ( http:// www2.kompas.com/ ). Di Indonesia diperkirakan sekitar Rp. 20 triliun bahkan bisa jauh lebih besar dari jumlah itu, hilang percuma setiap tahunnya karena proses korosi . Jumlah nominal ini setara dengan 2%-5% dari total gross domestic product (GDP) dari sejumlah industri yang ada ( http://www.depperin. go.id/data/industri ).

Korosi menyerang hampir semua peralatan yang terbuat dari logam. Mulai dari peralatan dapur, mesin cuci, sampai mesin mobil. Korosi dapat terjadi di rumah, kebun, alat transportasi, industri dan pipa-pipa bawah tanah. Hampir semua sektor industri mempunyai permasalahan dengan korosi. Misalnya sektor industri logam, industri perhubungan, industri pertambangan dan energi, pekerjaan umum, industri pertanian dan lain sebagainya. Permasalahan yang timbul dapat berupa kerusakan, umur pakai barang yang

tidak memenuhi harapan sampai pada faktor keamanan yang tidak memadai.

Proses korosi adalah suatu proses alamiah yang berkaitan dengan penurunan mutu logam sebagai akibat dari hasil interaksi logam tersebut dengan lingkungannya. Dengan demikian, proses korosi akan senantiasa terjadi di berbagai bidang dimana terdapat logam sebagai bahan utamanya. Konsekuensi korosi sangat jelas bagi kita, banyak komponen harus diganti, pelanggan menjadi tidak puas dan banyak lagi masalah finansial yang rumit. Seperdelapan dari produksi baja UK (United Kingdom) diperlukan setiap tahunnya untuk mengganti baja yang terkikis karena perkaratan ( http:// www2.kompas.com/) . Oleh karena itu pengembangan sumber daya manusia dan teknologi di dalam negeri, akan sangat membantu masyarakat untuk mendapatkan biaya penanggulangan yang relatif murah, dan mendapatkan alternatif pemecahan yang didasari oleh kemampuan sendiri

B. KOROSI

Korosi adalah degradasi (perusakan atau penurunan kualitas) sifat logam oleh karena proses elektrokimia,.akibat interaksi dengan lingkungan. Proses korosi biasanya berjalan lambat. Beberapa logam terutama besi dapat mengalami korosi jika dibiarkan di udara terbuka. Logam yang terkorosi akan menghasilkan karat yang berpori-pori sehingga korosi terjadi terus-menerus dan mengakibatkan besi menjadi rapuh.

Karat akan terjadi bila terdapat udara dan kelembaban seperti umumnya kondisi udara di Indonesia yang kelembabannya bisa mencapai sekitar 70%. Besi terlarut dihantarkan menuju area katoda melalui kelembaban yang terdapat pada permukaan logam. Kemudian karena reaksinya dengan keberadaan oksigen dalam udara, terbentuklah karat. Proses terjadinya karat akan dipercepat dengan keberadaan garam. Terjadinya karat akan menimbulkan masalah karena sekali karat terbentuk tidak akan dapat dihentikan, terbentuknya karat hanya dapat diperlambat prosesnya , kecuali diadakan perbaikan menyeluruh dengan memotong / mengganti logam yang sudah terkena karat ini.

Contoh yang paling umum terjadinya proses korosi, yaitu kerusakan logam besi dengan terbentuknya karat oksida . Besi merupakan logam yang mudah berkarat. Ukuran mudah atau tidaknya suatu logam mengalami korosi tergantung dengan harga potensial oksidasinya (Eoks) yaitu ukuran besarnya kecenderungan suatu unsure untuk melepas electron / mengalami reaksi oksidasi . Makin besar potensial oksidasinya maka makin mudah logam tersebut mengalami korosi. Tetapi ada beberapa logam yang tidak mudah mengalami korosi meskipun potensial oksidasinya lebih besar daripada potensial oksidasi besi ( Eoks = + 0,44 volt ) . Contoh logam seperti ini yaitu seng (Zn) dengan Eoks = +0,76 volt dan aluminium (Al) dengan Eoks = +1,66 volt . Hal ini dapat dijelaskan karat besi strukturnya sangat berpori dan mudah mengelupas sehingga perkaratan besi dapat terjadi terus menerus. Sedangkan karat pada seng (Zn) dan aluminium (Al) melekat erat menutupi permukaan logam sehingga karat tersebut dapat melindungi logam dari perkaratan seterusnya.

C. PROSES TERJADINYA KOROSI

Proses dasar korosi logam sangat sederhana yaitu atom-atom yang mengandung logam bereaksi dalam larutan atau membentuk gugusan ion yang bermuatan positip, sehingga dapat terkorosi karena mengalami oksidasi. Poses korosi dapat dijelaskan sebagai proses elektrokimia reaksi redoks (reduksi oksidasi). Logam yang mengalami korosi akan bertindak sebagai anode ( reaksi oksidasi) dan zat pengotornya akan bertindak sebagai katode (reduksi).

Korosi logam melibatkan proses anodik, yaitu oksidasi logam menjadi ion dengan melepaskan elektron ke dalam (permukaan) logam dan proses katodik yang menyerap elektron tersebut dengan laju yang sama . Proses katodik biasanya merupakan reduksi ion hidrogen atau oksigen dari lingkungan sekitarnya.

Proses reaksi korosi dengan tingkat keasaman yang berbeda dapat dilihat berdasarkan potensial redoks yang terjadi sbb:

a. Proses korosi dalam lingkungan basa

Anode : Fe (s) → Fe²⁺(aq) + 2e [x 4] E^o = + 0,44 V

Fe²⁺(aq) → Fe³⁺(aq) + e [x 4] E^o = – 0,77 V

Katode : O₂(g)+ 2 H₂O (l) + 4 e → 4OH^– (aq) [x3] E^o = +0,40 V

Redoks :4Fe(s) + 3O₂(g) + 6H₂O (l) → 4Fe³⁺(aq) + 12OH^–(aq) E^o = +0,07 V

Ion Fe³⁺ bereaksi dengan ion OH^– membentuk endapan Fe(OH)₃ yang kemudian teroksidasi lebih lanjut membentuk karat , besi (III) oksida :

4Fe³⁺(aq) +12 OH^– (aq) → 4 Fe(OH)₃ (s) → 2 Fe₂O₃.6H₂O (s) ( karat )

b. Proses korosi dalam lingkungan asam

Anode : Fe (s) → Fe²⁺(aq) + 2e [x 4] E^o = + 0,44 V

Fe²⁺(aq) → Fe³⁺(aq) + e [x 4] E^o = – 0,77 V

Katode : O₂(g)+ 4H⁺(aq) + 4 e → 2 H₂O (l) [x3] E^o = +1,23 V

Redoks : 4Fe(s) + 3O₂(g) + 12H⁺(g) → 4Fe³⁺(aq) + 6H₂O(l) E^o = +0,90 V

Ion Fe³⁺ yang terbentuk di anode kemudian teroksidasi lebih lanjut oleh air membentuk karat , besi (III) oksida :

4 Fe³⁺(aq) + 12 H₂O (l) → 2 Fe₂O₃.6H₂O (s) + 12H⁺ (aq)

( karat )

erdasarkan kedua reaksi korosi di atas terlihat bahwa harga potensial korosi dalam lingkungan asam lebih besar daripada korosi pada lingkungan basa sehingga dapat disimpulkan bahwa korosi lebih cepat berlangsung pada lingkungan asam . Korosi pada lingkungan asam selain dihasilkan senyawa karat, juga dihasilkan ion H⁺. Ion H⁺ ini dapat mempercepat proses korosi selanjutnya.

	Gambar 1 . KOROSI ATMOSFERIK

Keterangan Gambar :

Bagian kanan atas ilustrasi gambar 1 menunjukkan permukaan besi yang berkontak dengan air yang mengandung sedikit oksigen terlarut.
Semua komponen yang diperlukan untuk terjadinya korosi kini telah ada. (Ini adalah sel elektrokimia sederhana yang memungkinkan korosi terjadi.)

Bagian yang diperbesar memperlihatkan daerah anodik, katodik, medium yang cocok untuk mentransport elektron (yakni logamnya sendiri) dan larutan dalam air yang memungkinkan ionnya dapat bergerak.

Fe, permukaan logam, adalah anoda. Bagian atas tetesan air berkontak dengan oksigen di udara , sehingga konsentrasi oksigennya lebih besar di sini daripada di dalam tetesan airnya. Daerah dengan konsentrasi yang lebih tinggi ini adalah daerah katodik.

Sekrup tembaga telah digunakan untuk menghubungkan dua pelat besi. Tembaga memiliki kekuatan reduksi yang lebih rendah daripada besi Tembaga akan terkorosi sedikit tetapi merupakan penghantar elektron yang baik. Dengan demikian tembaga akan menjadi permukaan katoda yang baik dengan keberadaan besi, maka akan meningkatkan korosi besi. Sekrup tembaga akan tetap ada bahkan setelah kedua pelat besi habis terkorosi

D. FAKTOR-FAKTOR PENYEBAB KOROSI

Faktor-faktor yang dapat menyebabkan terjadinya korosi antara lain :

1. Kelembaban udara ( O₂ dan H₂O)

Faktor utama penyebab terjadinya korosi yaitu air dan oksigen. Udara yang lembab akan mengandung air yang banyak sehingga hal ini akan menyebabkan proses korosi lebih cepat terjadi

2. Tingkat Keasaman

Di kawasan industri udara banyak mengandung oksida asam seperti gas SO₂ dan CO₂ . senyawa ini dapat larut dalam air membentuk larutan yang bersifat asam pada permukaan logam sehingga proses korosi akan berjalan lebih cepat

3. Kontak dengan senyawa elektrolit

Kontak dengan senyawa elektrolit dapat mempercepat terjadi proses korosi karena elektrolit akan member pengaruh , seperti jembatan garam sehingga mobilitas electron akan makin tinggi sehingga proses korosi akan berjalan lebih cepat.

4. Kontak dengan logam lain yang kurang reaktif

Kontak dengan logam lain yang kurang reaktif akan memeprcepat terjadinya proses korosi karena logam yang kurang reaktif mempunyai potensial oksidasi yang lebih kecil daripada logam besi.

5. Permukaan logam (kasar atau halus)

Keadaan permukaan logam yang kasar atau halus akan mempengaruhi terjadinya proses korosi. Keadaan permukaan logam yang kasar akan memudahkan terjadinya kutub-kutub muatan yang akhirnya akan berperan sebagai anode dan katode. Permukaan logam yang halus dan bersih akan menyebabkan korosi sukar terjadi, sebab kutub-kutub yang bermutan akan sukar terjadi pada permukaan yang rata.

6. Adanya zat pengotor

Hadirnya pengotor debu pada permukaan logam akan berpengaruh terhadap penyerapan air atau oksigen dari udara, sehingga kondisi ini akan mempercepat terjadinya korosi

E. DAMPAK KERUGIAN KOROSI

Negara-negara di kawasan tropis seperti Indonesia paling banyak menderita kerugian akibat korosi. Namun sayangnya, belum ada data yang jelas dan pasti tentang besarnya kerugian korosi di Indonesia, padahal korosi menyerang semua peralatan yang terbuat dari Logam.

Dampak kerugian dari korosi antara lain :

1. Biaya pemeliharaan dan perbaikan membengkak karena penggantian material.

2. Produktivitas/ kapasitas produksi industri menurun akibat produksi berhenti atau total shut-down.

3. Menimbulkan kontaminasi pada produk

4. Pencemaran lingkungan hidup

5. Gangguan kesehatan dan keselamatan kerja

6. Kerugian-kerugian yang dapat berupa pencemaran nama baik perusahaan dan opportunity lost lainnya.

F. CUPLIKAN ARTIKEL KERUGIAN KOROSI DI INDONESIA

1. Harian Pikiran Rakyat, Bandung, Kamis, 18 Agustus 2005:

Pipa gas milik Pertamina kembali meledak di Desa Kaplongan, Kabupaten Indramayu, tanggal15 Agustus 2005. Diberitakan dua pekerja mengalami luka berat dan sebuah rumah milik warga mengalami kerusakan yang cukup parah. Menurut Kapolsek Karangampel, ledakan itu terjadi diduga akibat kondisi pipa yang sudah berkarat dan rapuh.

Hal ini diperkuat oleh pernyataan Kepala Humas Pertamina daerah Operasi Hulu Jawa Bagian Barat (DOH-JBB), Sri Kustini, bahwa kejadian tersebut disebabkan oleh kondisi pipa yang sudah keropos akibat korosi luar. Informasi lain yang diperoleh harian ini, menyingkapkan pipa-pipa milik Pertamina DOH-JBB yang melintas didesa tersebut kebanyakan memang sudah dalam kondisi berkarat dan sering mengalami kebocoran.

2. Harian Nasional Kompas, Jumat 02 Juli 2004:

Kondisi Perusahaan Daerah Air Minum Tirta Siak Pekanbaru dilaporkan kritis, menyusul terhentinya pasokan air bersih kepada 2.000 pelanggan akibat krisis energy ilistrik dan buruknya infrastruktur pendistribusian air dari instalasi pengolahan kepada konsumen. Buruknya infrastruktur ini disebabkan karena pipa-pipa penyaluran air sangat keropos dan karatan, sehingga air yang telah diolah dalam kondisi bersih dan siap pakai berubah warna menjadi merah ketika tiba dikonsumen.

Nurul Taufiqu Roehman, peneliti dari Pusat Penelitian Fisika LIPI, mengatakan bahwa kerugian yang berakibat kebocoran pipa berkarat memang menjadi soal yang serius bagi penyuplai air minum. Apalagi setelah diketahui timbale yang dipakai memperkuat kuningan dari korosi ternyata berbahaya bagi kesehatan. Konsentrasi tinggi timbale dapat merusak jaringan saraf, fungsi ginjal dan menurunkan tingkat kecerdasan pada anak.

3. Harian Media Indonesia, Jakarta, Jumat 13 Mei 2005:

Kebocoran pipa milik PT. Medco E & P terjadi pada tanggal 10 Mei 2005 yang mengakibatkan sebanyak 52 kepala keluarga yang terdiri dari 152 jiwa di Desa Sungai Ibul, Kecamatan Talang Ubi, Muara Enim, terpaksa mengungsi karena rumah mereka kebanjiran minyak mentah yang dimuntahkan oleh pipa sebesar 8 inchi yang bocor.

Atas peristiwa tersebut, menurut Hery Setiawan, Kabag Pipa PT. Medco, terdapat 25 barel minyak mentah yang muncrat, namun hal ini disanggah oleh penduduk setempat yang mengatakan bahwa volume minyak yang tumpah lebih dari itu. Lebih lanjuty ang bersangkutan mengatakan pipa yang bocor telah berusia 17 tahun dan penyebab kebocoran pipa karena korosi eksternal atau akibat alam.

G. PENCEGAHAN DAN PENANGGULANGAN KOROSI

Korosi merupakan proses atau reaksi elektrokimia yang bersifat alamiah dan berlangsung dengan sendirinya, Korosi hanya bisa dikendalikan atau diperlambat lajunya sehingga memperlambat proses perusakannya.

Menanggulangi korosi sering membutuhkan perlakuan permukaan yang mahal. Untuk pencegahan korosi dapat dilakukan dengan pengubahan kecenderungan oksidasi besi, pengubahan lingkungan dan logamnya sehingga aliran arus atau elektron tidak terjadi, dan penghambatan persentuhan logam dengan oksigen langsung misalnya dengan pengecatan, galvanisasi, pelapisan dengan timah dsb.

Beberapa cara untuk menanggulangi korosi antara lain :

1. Melapisi besi dengan cat khusus besi atau dengan zat anti karat

Salah satu cara penanggulangan serangan korosi/karat terhadap struktur logam adalah dengan cara menggunakan lapisan bahan organik atau cat. Keunggulan lapisan cat pada sistem proteksi korosi mudah cara penerapannya, dapat dilapis ulang dan lapisannya memiliki nilai estetika. Faktor sangat penting yang mempengaruhi umur lapisan cat terletak pada kelayakan persiapan permukaan logam sebelum dilapisi cat.

2. Membuat logam dengan campuran yang serba sama atau homogen

Ketika pembuatan atau produksi besi atau logam lainnya di pabrik, dibuat campuran logam yang homogen

3. Pada permukaan logam diberi oli atau vaselin

Menghambatan kontak langsung antara logam dengan oksigen atau air

4. Perlindungan katodik

Menghubungkan dengan logam aktif seperti magnesium / Mg melalui kawat agar yang berkarat adalah magnesiumnya. Hal ini banyak dilakukan untuk mencegah berkarat pada tiang listrik besi atau baja. Mg ditanam tidak jauh dari tiang listrik.

5. Melakukan proses galvanisasi

Dengan cara melapisi logam besi dengan seng tipis atau timah yang terletak di sebelah kiri deret volta , misal melapisi dengan zink pada atap seng

6. Elektroplating

Melakukan proses elektrokimia dengan jalan memberi lapisan logam lain. Misal melapisi dengan timah pada kaleng makanan, dengan timbal pada pipa air minum

H. MANAJEMEN PENGENDALIAN KOROSI TERPADU

Pengembangan metoda praktis untuk menyusun strategi pengendalian korosi diindustri dilakukan dengan langsung menangani permasalahan korosi dilapangan. Beberapa metoda telah dikembangkan, seperti Corrosion Assessment, Corrosion Mapping dan Penerapan Manajemen Pengendalian Korosi Terpadu.

Usaha penanggulangan korosi akan berhasil bila :

1. Adanya kemauan dan kesadaran dari semua pelaku industri

Kemauan dan kesadaran dapat dikembangkan melalui kegiatan sosialisasi, interaksi antar berbagai kalangan yang mengalami permasalahan yang sama, dan adanya sedikit kemauan untuk mendapat pengetahuan dasar yang juga mencakup data mengenai resiko yang dapat ditimbulkan oleh korosi pada dunia industri.

2. Adanya pengetahuan yang cukup untuk melakukan usaha penanggulangan,

Pengetahuan yang cukup, dapat diperoleh dengan mengikuti seminar, ceramah atau bahkan mengikuti pelatihany ang bersifat menambah wawasan. Dengan pelatihan pula, maka bisa diperoleh tingkat kompetensi bagi pelaksana lapangan, sehingga dengan demikian,.

3. Adanya sumber daya manusia yang cukup,

Peningkatan Sumber Daya Manusia dapat pula berarti kita dapat mengurangi ketergantungan terhadap pihak asing dan memperoleh kesempatan untuk mengasah keahlian melalui pengalaman praktis di lapangan, bagi tenaga Indonesia sendiri.

4. Adanya sarana dan fasilitas yang cukup dan adanya metoda pengendalian korosi yang baik.

Pengembangan metoda dan peralatan, dapat dilakukan bila kita mengetahui prinsip terjadinya korosi dan melakukan rekayasa pengembangan peralatan dan metoda pengendalian korosi. Dalam hal ini, maka peranan dilakukannya penelitian, sangat penting

5. Adanya kerjasama dari berbagai pihak untuk “ mengetahui –menguasai –mengatasi “ korosi secara bersama-sama

Bila pada akhirnya, pihak manajemen dapat menerapkan sistim manajemen pengendalian korosi secara terpadu, dimana penanganan masalah korosi dapat dilakukan secara berkesinambungan dan terintegrasi, yang didahului dengan penilaian resiko kegagalan dan kondisi peralatan yang ada, maka kerugian karena korosi akan dapat ditekan seminimal mungkin

I. PENUTUP

1. Korosi merupakan proses atau reaksi elektrokimia yang bersifat alamiah dan berlangsung dengan sendirinya . Korosi logam melibatkan proses anodik dan proses katodik

2. Korosi hanya bisa dikendalikan atau diperlambat lajunya sehingga memperlambat proses perusakannya.

3. Faktor utama penyebab korosi adalah kelembaban udara yaitu oksigen dan air

4. Korosi menimbulkan masalah dan kerugian yang tidak sedikit bahkan bisa mengancam keselamatan manusia

5. Usaha penanggulangan korosi akan berhasil bila pihak manajemen dapat menerapkan sistim manajemen pengendalian korosi secara terpadu
CONTOH- CONTOH KOROSI (1)

CONTOH- CONTOH KOROSI (2)

CONTOH- CONTOH KOROSI (3)

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P.W. 1999. KIMIA FISIKA JILID 1 Edisi ke-4. Diterjemahkan oleh Irma I. Kartohadiprojo. Erlangga. Jakarta

Harini. 2003. ELEKTROKIMIA DALAM PERLINDUNGAN LOGAM. Prosiding Seminar Nasional Elektrokimia. P3IB BATAN. Jakarta

Rahmat . ANALISA WAKTU PELEPASAN KARAT TERHADAP BERAT KARAT YANG MENGELUPAS DALAM LARUTAN HF DAN ABS . makalah Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. Semarang

Yayan Sunarya, 2000, KIMIA DASAR 2, Alkemi Grafisindo Press, Bandung

Bambang Widyanto. PERMASALAHAN KOROSI DAN PENANGANANNYA DI INDUSTRI. bambwid@cbn.net.id

Eddy Tasdik (Peneliti B4T);. KOROSI PADA LOGAM-LOGAM UNTUK BANGUNAN

http://www.depperin.go.id/data/industry/

Ismunandar. KARAT , TAK TERLIHATPUN BIKIN SEKARAT. Kimia FMIPA ITB

http://www2.kompas.com/

R-12 KOROSI ATMOSFERIK

http://inorg-phys.chem.itb.ac.id/

PROSES TERJADINYA KARAT

http://www.antikarat.com/prokrt.htm