Embed Size (px)
Citation preview
PENGARUH PENGGUNAAN CAMPURAN EKSTRAK GAMBIR DANKEMENYAN SEBAGAI INHIBITOR PEMBENTUKAN KERAK
KALSIUM SULFAT (CaSO4)
(Tesis)
Oleh
HIASINTA RINI UTARI
PROGRAM PASCASARJANA MAGISTER KIMIAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS LAMPUNGBANDAR LAMPUNG
2016
ABSTRAK
PENGARUH PENGGUNAAN CAMPURAN EKSTRAK GAMBIR DANKEMENYAN SEBAGAI INHIBITOR PEMBENTUKAN KERAK
KALSIUM SULFAT (CaSO4)
Oleh
HIASINTA RINI UTARI
Pembentukan kerak dapat menimbulkan masalah yang cukup serius di bidangindustri, terutama industri minyak dan gas. Oleh karena itu, dalam penelitian initelah dilakukan penambahan inhibitor campuran ekstrak gambir dan kemenyanuntuk mengurangi dampak negatif yang ditimbulkan oleh kerak tersebut. Padapenelitian ini telah dilakukan penambahan inhibitor terhadap kerak kalsium sulfat(CaSO4) dengan menggunakan metode tanpa penambahan bibit kristal (unseededexperiment) pada konsentrasi CaSO4 sebesar 0,100, 0,125 dan 0,150 M sertavariasi konsentrasi campuran ekstrak gambir dan kemenyan (GK). Analisismenggunakan Particle Size Analyzer (PSA) menunjukkan bahwa distribusi ukuranpartikel kerak CaSO4 menjadi lebih kecil dengan adanya penambahan inhibitor.Analisis menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM) menunjukkanbahwa morfologi pemukaan kerak CaSO4 dengan penambahan inhibitor memilikiukuran yang lebih kecil dan pendek dibandingkan dengan tanpa penambahaninhibitor. Analisis struktur kristal CaSO4 dengan X-Ray Difraction (XRD)menunjukkan perbedaan intensitas dengan penambahan inhibitor. Penggunaancampuran GK pada perbandingan konsentrasi 5 : 9 mampu menghambatpertumbuhan kristal CaSO4 0,100 M dengan metode unseeded experiment sebesar28,71%.
Kata Kunci : CaSO4, gambir, kemenyan, inhibitor, kerak
ABSTRACT
THE INFLUENCE OF USING THE MIXTURE OF GAMBIER ANDKEMENYAN EXTRACT AS INHIBITOR OF CALCIUM SUPHATE
(CaSO4) SCALE FORMATION
By
HIASINTA RINI UTARI
Scale formation is a serious problem in many industries, especially in oil and gasindustries. Therefore, this research focused on adding the extract of gambier andkemenyan mixture as an inhibitor to reduce the negative effects of the scaleformation. In this research, inhibitor was added to CaSO4 growth solution byusing the unseeded experiment method at a concentration of CaSO4 amounted to0.100, 0.125 and 0.150 M as well as variations in concentration of the gambierand kemenyan extract mixture (GK). Particle Size Analyzer (PSA) analysis usedin this research shows that the particle size distribution CaSO4 scale becomessmaller with the addition of inhibitors. Scanning Electron Microscopy (SEM)analysis used in this research shows that adding the inhibitor has made themorphology of the surface of the scale become smaller and shorter in sizecompared to the ones without the inhibitor. CaSO4 crystal structure analysis withX-Ray Difraction (XRD) showed differences in intensity with the addition ofinhibitors. The mixed use GK on the concentration ratio 5: 9 could inhibit crystalgrowth CaSO4 0.100 M unseeded experiment with methods of 28.71%.
Kata Kunci : CaSO4, gambier, kemenyan, inhibitor, scaling
PENGARUH PENGGUNAAN CAMPURAN EKSTRAK GAMBIR DAN
KEMENYAN SEBAGAI INHIBITOR PEMBENTUKAN
KERAK KALSIUM SULFAT (CaSO4)
Oleh
HIASINTA RINI UTARI
Tesis
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
MAGISTER SAINS
Pada
Program Pascasarjana Magister Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
PROGRAM PASCASARJANA MAGISTER KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2016
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Pringsewu pada tanggal 11 Januari 1991, anak terakhir dari
empat bersaudara, dari pasangan Bapak Ig. Sunarto dan Ibu Agnes Mulyani.
Penulis mengawali pendidikan formal di TK Dharma Wanita Keputran yang di-
selesaikan pada tahun 1996. Tahun 1996 diterima di SD Negeri 2 Sukoyoso yang
diselesaikan pada tahun 2002. Tahun 2002 diterima di SLTP Xaverius Pringsewu
yang diselesaikan pada tahun 2005. Tahun 2005 masuk SMA Negeri 1 Pringsewu
yang diselesaikan tahun 2008. Tahun 2008 penulis diterima di Universitas Lam-
pung Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Jurusan Pendidikan MIPA Program
Studi Pendidikan Kimia sehingga memperoleh gelar Sarjana Pendidikan pada
tahun 2012.
Pada tahun 2012, Penulis diterima sebagai guru kimia di SMA Xaverius
Pringsewu. Tahun 2014 Penulis terdaftar sebagai mahasiswa Pascasarjana
Magister Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Lampung.
PERSEMBAHAN
Syukur Puji Tuhan yang selalu mencurahkan kasih dan karunia-Nya dalam hidupku. Dengan kerendahan hati kupersembahkan
lembaran-lembaran sederhana ini kepada:
Teristimewa untuk bapak dan ibuku tercinta...Terimakasih, karena kalian telah membesarkanku, selalu
mengajariku arti sebuah perjuangan, memberikanku semangat,cinta, kasih sayang, dan materi untuk keberhasilanku di masa
datang.Jerih payah dan kerja keras kalian tidak akan terlupakan dan
tidak mungkin dapat terbalaskan.Semoga kelak ananda dapat membahagiakan dan menjadi
kebanggaan bagi keluargaku yang ananda sayangi.
Mbakku dan Mas-masku tersayang...Terima kasih atas inspirasi , kasih sayang, doa dan semangat
yang kalian berikan.
Ponakan-ponakanku tersayang yang tlah memberikaninspirasi dan semangat bagiku.
Sahabat-sahabatku yang slalu kurindukanTerima kasih kalian telah menghiasi hari-hariku dengan candadan tawa serta untuk dukungan dan doa kalian.
Almamaterku tercinta.....
MOTTO
“Kesabaran itu pahit, tetapi buahnya manis”(Jean Jacques Rousseau)
“Tanpa semangat, tak ada pekerjaan yang dapat diselesaikan jadibagaimanapun, kapanpun dan dimanapun harus tetap SEMANGAT”
(Hiasinta Rini Utari)
“Hal yang tidak mungkin seringkali hanya belum pernah dicoba.”(Jim Goodwin)
iii
SANWACANA
Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus, karena kasih dan karunia-Nya skripsi ini
dapat diselesaikan. Tesis dengan judul “ Pengaruh Penggunaan Campuran Ekstrak
Gambir dan Kemenyan sebagai Inhibitor Pembentukan Kerak Kalsium Sulfat
(CaSO4)” adalah Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar Magister Sains
pada Program Pascasarjana Magister Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam di Universitas Lampung
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa kemampuan dan pengetahuan penulis terbatas,
maka adanya bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak sangat membantu penulis
dalam menyelesaikan skripsi ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima
kasih kepada:
1. Bapak Prof. Suharso, Ph. D., selaku dosen Pembimbing I penelitian dan
Pembimbing Akademik yang telah meluangkan waktu, pikiran, dan tenaga untuk
memberi masukan, arahan, dan bimbingan dalam proses penyelesaian tesis ini.
2. Ibu Prof. Buhani, M. Si., selaku dosen pembimbing II penelitian dan Kepala
Laboratorium Kimia Anorganik-Fisik FMIPA Unila, terima kasih atas
kesabarannya memberikan bimbingan, motivasi, kritik, dan saran dalam proses
penyelesaian tesis ini
iv
3. Ibu Dr. Zipora Sembiring, M. Si, selaku dosen penguji penelitian yang telah
memberikan saran dan kritikan dalam penyusunan tesis ini agar menjadi lebih
baik lagi.
4. Bapak Dr. Rudy T. M. Situmeang, Ph. D, selaku Ketua Program Studi Magister
Kimia yang senantiasa memberikan arahan dan semangat sehingga Penulis dapat
menyelesaikan tesis ini.
5. Bapak Dr. Eng. Suripto Dwi Yuwono, M. T., selaku Ketua Jurusan Kimia
FMIPA Universitas Lampung.
6. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Kimia FMIPA Universitas Lampung.
7. Bapak dan Ibu Staf Administrasi FMIPA Universitas Lampung.
8. Mbak Liza Apriliya, S. Si selaku Laboran Laboratorium Kimia Anorganik-Fisik
yang telah banyak membantu Penulis dalam melakukan penelitian ini.
9. Kepala Sekolah, seluruh staff, guru dan siswa-siswi SMA Xaverius Pringsewu.
10. Keluargaku : Bapak Ig. Sunarto dan Ag. Mulyani serta Mas Kristiono, Mbak
Kristin, Mbak Rita, Mas Tri, Mas Henri, Mbak Vena dan dan ponakan-
ponakanku : Eksa, Lala, Amel, Angelo dan Verick yang sangat Penulis kasihi,
terima kasih atas doa dan semangat yang diberikan.
11. Teman terkasih sekaligus motivatorku, Falentinus Andi terimakasih untuk semua
dukungan, do’a, semangat, dan waktunya yang tak pernah habis untuk
mengajariku dalam banyak hal.
12. Temanku Mahfudz, rekan-rekan peer anorganik dan seluruh angkatan 2014
Jurusan Magister Kimia atas dukungan, doa, semangat dan kebersamaan kalian.
v
13. Kakak dan Adik tingkat di Jurusan Kimia serta semua pihak yang tidak dapat
ditulis satu persatu.
Akhirnya Penulis menyadari bahwa tesis ini masih jauh dari kesempurnaan, akan
tetapi Penulis berharap semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Bandar Lampung,
Penulis,
Hiasinta Rini Utari
i
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI................................................................................................... i
DAFTAR TABEL........................................................................................... iii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... iv
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ..................................................................................... 1
B. Tujuan Penelitian ................................................................................. 5
C. Manfaat Penelitian ............................................................................... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
A. Pengendapan Senyawa Anorganik....................................................... 6
B. Kerak .................................................................................................... 7
C. Faktor Pembentuk Kerak...................................................................... 8
D. Kerak CaSO4......................................................................................... 10
E. Metode Pencegahan Terbentuknya Kerak........................................... 13
F. Inhibitor Kerak.................................................................................... 15
G. Gambir.................................................................................................. 18
H. Kemenyan............................................................................................ 23
I. Seeded dan Unseeded experiment ........................................................ 28
J. Analisis Menggunakan IR, SEM, XRD, dan PSA . ............................. 28
ii
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian .............................................................. 33
B. Alat dan Bahan ..................................................................................... 33
C. Prosedur Penelitian............................................................................... 34
1. Preparasi Inhibitor........................................................................... 34
2. Pengujian penggunaan campuran ekstrak gambir dan kemenyansebagai inhibitor pembentukan kerak CaSO4 dengan metodeunseeded experiment..................................................................... 36
3. Analisa Data.................................................................................... 37
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Analisis Ekstrak Gambir dan Kemenyan dengan Menggunakan
Spektrofotometer Infra Merah (IR)...................................................... 39
B. Penentuan Laju Pertumbuhan Kerak CaSO4 dengan Variasi Inhibitor dan
Variasi Konsentrasi Larutan Pertumbuhan dengan metode unseeded
experiment ............................................................................................ 42
1. Penentuan laju pertumbuhan kerak kalsium sulfat (CaSO4) dengan
variasi konsentrasi inhibitor pada larutan pertumbuhan CaSO4
0,100 M .......................................................................................... 42
2. Penentuan laju pertumbuhan kerak kalsium sulfat (CaSO4) pada
variasi konsentrasi larutan pertumbuhan dengan penambahan
inhibitor campuran ekstrak gambir dan kemenyan (GK 5 : 9)....... 45
C. Analisis Distribusi Ukuran Partikel Kerak CaSO4 Menggunakan PSA 47
D. Analisis Permukaan Kerak CaSO4 dengan Menggunakan SEM.......... 51
E. Analisis Struktur Kerak CaSO4 dengan XRD...................................... 55
BAB V SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan .............................................................................................. 60
B. Saran..................................................................................................... 61
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
iii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Kandungan Kimia Gambir.................................................................... 20
Tabel 2. Perbandingan Konsentrasi Campuran Ekstrak Gambir dan Kemenyan(GK)...................................................................................................... 36
Tabel 3. Nilai pH dari ekstrak gambir dan kemenyan murni 250 ppm .............. 44
Tabel 4. Nilai pH dari berbagai perbandingan konsentrasi campuran GK......... 44
Tabel 5. Intensitas pola difraksi CaSO4 tanpa inhibitor (TI) dan denganpenambahan inibitor (MI) campuran GK (5 : 9). ................................. 56
Tabel 6. Nilai pH dari berbagai konsentrasi larutan pertumbuhan CaSO4 ......... 58
iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Proses pembentukkan kristal ....................................................... 11
Gambar 2. Skema umum mekanisme pembentukan deposit kerak air........... 12
Gambar 3. Reaksi hidrolisis polifosfat ........................................................... 17
Gambar 4. Tanaman Gambir (Uncaria gambir) ............................................ 19
Gambar 5. Struktur Asam Tanat....................................... ............................ 21
Gambar 6. Sturukur Katekin ......................................................................... 22
Gambar 7. Struktur Kuersetin ....................................................................... 22
Gambar 8. Tanaman kemenyan (Styrax benzoin dryand)............................. 24
Gambar 9. Getah Kemenyan ......................................................................... 25
Gambar 10. (a) struktur asam benzoat dan (b) struktur asam sinamat............. 27
Gambar 11. Skema Bagan SEM....................................................................... 30
Gambar 12. Diagram proses fraksinasi massa dalam sedigraf......................... 32
Gambar 13. Hasil analisis IR (a) campuran ekstrak gambir dan kemenyan(GK 5 : 9), (b) ekstrak kemenyan, (c) ekstrak gambir.................. 39
Gambar 14. Pertumbuhan kerak CaSO4 pada konsentrasi larutan pertumbuhan0,100 M terhadap waktu dengan penambahan inhibitor campuranGK pada perbandingan konsentrasi yang berbeda. ...................... 43
Gambar 15. Efektivitas inhibitor pada larutan pertumbuhan CaSO4
0,100 M pada perbandingan konsentrasi campuran GK yangbervariasi. ..................................................................................... 43
Gambar 16. Pertumbuhan kerak CaSO4 (a). 0,100 M; (b). 0,125 M; (c). 0,150 Mdengan inhibitor campuran GK (5 : 9) ........................................ 46
v
Gambar 17. Efektivitas inhibitor pada masing-masing larutan pertumbuhanCaSO4 dengan inhibitor campuran GK (5 : 9)............................. 47
Gambar 18. Grafik distribusi ukuran partikel kerak CaSO4 (a). 0,100 M;(b). 0,125 M; (c). 0,150 M tanpa dan dengan penambahaninhibitor campuran GK (5 : 9) pada metode unseeded experimentdalam % volume .......................................................................... 49
Gambar 19. Morfologi permukaan kristal CaSO4 pada larutan pertumbuhan0,100 M (a) tanpa inhibitor dan (b) dengan penambahan inhibitorcampuran GK (5 : 9) pada perbesaran 1000 x............................. 52
Gambar 20. Morfologi permukaan kristal CaSO4 pada larutan pertumbuhan0,125 M (a) tanpa inhibitor dan (b) dengan penambahan inhibitorcampuran GK (5 : 9) pada perbesaran 1000 x............................... 53
Gambar 21. Morfologi permukaan kristal CaSO4 pada larutan pertumbuhan0,150 M (a) tanpa inhibitor dan (b) dengan penambahan inhibitorcampuran GK (5 : 9) pada perbesaran 1000 x............................. 53
Gambar 22. Mekanisme inhibitor dalam menghambat laju pertumbuhan kristaldalam larutan pertumbuhan ......................................................... 55
Gambar 23. Grafik XRD kristal CaSO4 pada larutan pertumbuhan 0,100 Mtanpa inhibitor dan dengan penambahan inhibitor campuran GK(5 : 9) ........................................................................................... 56
Gambar 24. Perubahan ekstrak gambir (a) tanpa penambahan ekstrak kemenyandan (b) dengan penambahan ekstrak kemenyan setelah didiamkanselama 2 Minggu. ......................................................................... 59
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pembentukan kerak dapat menimbulkan masalah yang cukup serius di bidang
industri, terutama industri minyak dan gas (Badr dan Yassin, 2007; Lestari, 2000).
Industri minyak di Indonesia yang dikelola perusahaan pertamina harus
mengeluarkan dana sebesar 6-7 juta dolar untuk mengganti pipa pada bagian
geotermal setiap 10 tahun yang disebabkan oleh masalah kerak (Suharso et al.,
2010). Kerak (scale) merupakan deposit dari senyawa-senyawa anorganik yang
terendapkan membentuk timbunan kristal pada permukaan suatu subtansi.
Kecenderungan kerak dan jenis kerak tergantung pada air dan mineral kimia yang
ada dalam lingkungannya. Kerak yang sering dijumpai pada peralatan industri yaitu,
kalsium karbonat, kalsium dan seng fosfat, kalsium sulfat, serta silika dan
magnesium silikat (Lestari et al., 2000).
Pembentukan kerak merupakan peristiwa pengkristalan yang dipengaruhi oleh
berbagai faktor seperti kondisi larutan lewat jenuh, laju alir, temperatur, dan
kehadiran pengotor serta zat aditif (Lestari, 2008). Kerak dapat terbentuk karena
tercapainya keadaan larutan lewat jenuh, karena dalam keadaan larutan lewat jenuh
beberapa molekul akan bergabung membentuk inti kristal.
2
Penumpukan kerak dalam peralatan industri menyebabkan berkurangnya efisiensi
dan diameter pipa sehingga proses aliran fluida menjadi sempit dan proses produksi
terganggu. Terhambatnya aliran fluida menyebabkan suhu semakin tinggi dan
tekanan semakin tinggi sehingga kemungkinan pipa akan rusak bahkan pecah
(Asnawati, 2001). Kerusakan pada pipa menambah biaya produksi karena harus
memperbaiki atau mengganti peralatan yang rusak. Oleh karena itu, agar biaya dan
kerugian industri dapat diminimalisir maka perlu dilakukan pencegahan
pembentukan kerak untuk mengurangi atau menghilangkan kerak yang terdapat pada
peralatan-peralatan industri (Suharso dan Buhani, 2012).
Pembentukan kerak dapat menimbulkan kerugian maka pembentukan kerak harus
dicegah supaya jangan sampai kerak tumbuh atau paling tidak pertumbuhan kerak
dapat dihambat. Usaha untuk menekan pertumbuhan kerak bisa dilakukan dengan
pengolahan faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan kerak serta dengan
penambahan zat aditif. Beberapa metode untuk mencegah terbentuknya kerak pada
peralatan-peralatan industri adalah pengendalian pH, pelunakan dan pembebasan
mineral air padatan. Penggunaan metode asam untuk menurunkan pH larutan
dengan konsentrasi tinggi terbukti kurang efektif karena dapat meningkatkan laju
korosi dan konduktivitas, serta mempunyai tingkat bahaya yang cukup tinggi dalam
penanganannya (Lestari, 2008). Sedangkan, penggunaan metode pelunakkan dan
pembebasan mineral air dalam industri-industri besar membutuhkan biaya yang
cukup tinggi. Hal ini karena sebagian besar biaya ditujukan untuk menyediakan air
bebas mineral.
3
Berdasarkan beberapa kelemahan tersebut, maka saat ini telah dikembangkan salah
satu metode efektif yang dapat digunakan untuk mencegah atau mengontrol masalah
kerak yaitu dengan menambahkan inhibitor kerak. Inhibitor kerak adalah suatu bahan
kimia dengan konsentrasi yang kecil yang ditambahkan dalam suatu sistem air agar
dapat menghentikan atau mencegah terbentuknya kerak. Penggunaan inhibitor ini
sangat menarik, karena dengan konsentrasi yang kecil yaitu dibawah 100 ppm saja
sudah dapat mencukupi untuk mencegah kerak dalam periode yang lama
(Halimatuddahliana, 2003).
Saat ini, penelitian mengenai inhibitor kerak telah banyak dikembangkan oleh para
peneliti untuk mendapatkan efektivitas kerja inhibitor yang baik. Dalam pemilihan
jenis inhibitor kerak perlu diperhatikan beberapa hal seperti keefektifan, kestabilan,
kecocokan dan biaya. Efektivitas inhibitor kerak tergantung pada kemampuan zat
aditif untuk mengganggu langkah-langkah pembentukan kerak, yaitu baik dengan
langkah nukleasi atau dengan pertumbuhan kristal. Sifat dari inhibitor kerak yang
sangat diharapkan stabil dalam air pada temperatur yang tinggi dan waktu yang
panjang.
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, kerak dapat dihambat
pertumbuhannya dengan menggunakan inhibitor yang berasal dari tanaman yang ada
di sekitar kita. Salah satu tanaman yang dapat digunakan sebagai inhibitor kerak
yaitu gambir dan kemenyan yang aman bagi lingkungan jika digunakan. Berdasarkan
penelitian yang telah dilakukan oleh Suharso dan Buhani (2010), diketahui bahwa
asam tanat (tanin) yang terdapat pada tanaman gambir dapat digunakan sebagai
inhibitor pertumbuhan kerak dengan efektivitas inhibitor yang mencapai 60 % pada
4
konsentrasi larutan pertumbuhan 0,1 M dengan konsentrasi inhibitor 250 ppm.
Sedangkan kemenyan juga telah diteliti mengandung senyawa asam benzoat dan
asam sinamat yang berperan sebagai inhibitor pembentukan kerak CaSO4 dengan
efektivitas inhibitor sebesar 45,60 % pada larutan pertumbuhan 0,050 M pada
konsentrasi inhibitor 250 ppm (Suparwaty, 2016).
Tanaman gambir dan kemenyan dapat digunakan sebagai inhibitor kerak dengan
efektivitas yang cukup besar. Penelitian sebelumnya, belum pernah diteliti
bagaimana efektivitas inhibitor jika ekstrak gambir dan kemenyan dipadukan. Oleh
karena itu, pada penelitian ini ekstrak gambir dan kemenyan akan dipadukan supaya
dapat mengetahui efektivitas inhibitor campuran tersebut.
Pemilihan perpaduan ekstrak gambir dengan kemenyan sebagai inhibitor kerak
karena gambir dan kemenyan memilik harga yang murah dan mudah diproduksi,
gambir mengandung senyawa kimia asam tanat, katekin, dan kuarsetin serta
kemenyan mengandung asam sinamat dan benzoat dapat digunakan untuk
menghambat laju pertumbuhan kerak CaSO4 pada pipa-pipa industri. Selain itu
gambir dan kemenyan merupakan green inhibitor yang ramah lingkungan.
Metode yang digunakan untuk mengetahui keefektifan suatu inhibitor secara
kuantitatif dapat diketahui berdasarkan hasil perhitungan dengan menggunakan
metode unseeded experiment dan seeded experiment. Unseeded experiment
merupakan salah satu metode pembentukan kristal dengan cara tanpa menambahkan
bibit kristal ke dalam larutan pertumbuhan. Seeded experiment merupakan salah satu
metode pembentukan kristal dengan cara menambahkan bibit kristal ke dalam larutan
pertumbuhan. Penambahan bibit kristal (seeded experiment) dapat mendorong
5
terjadinya proses kristalisasi dengan lebih cepat yang mengakibatkan laju
pertumbuhan inti kristal CaSO4 semakin cepat. Oleh karena itu, pada penelitian ini
ekstrak gambir akan dipadukan dengan kemenyan untuk melihat efektifitas inhibitor
campuran ekstrak tersebut dengan metode unseeded experiment pada pembentukan
kerak kalsium sulfat (CaSO4). Pada penelitian ini akan digunakan metode unseeded
experiment agar lebih mudah mengamati pertumbuhan kristal CaSO4 karena laju
pertumbuhan inti kristal tidak terlalu cepat dibandingkan metode seeded experiment .
B. Tujuan Penelitian
Berdasarkan uraian latar belakang, maka tujuan penelitian ini adalah:
1. Mengetahui pengaruh penambahan campuran ekstrak gambir dan kemenyan
terhadap pertumbuhan kerak CaSO4 .
2. Mengetahui efektifitas campuran ekstrak gambir dan kemenyan sebagai inhibitor
kerak CaSO4.
C. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai kemampuan
dari campuran ekstrak gambir dan kemenyan sebagai inhibitor kerak CaSO4 sehingga
dapat dikembangkan untuk memperoleh inhibitor kerak yang lebih efektif, terutama
untuk mencegah pembentukan kerak pada peralatan-peralatan industri agar dampak
negatif dari pembentukan kerak tersebut dapat dikurangi.
6
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Pengendapan Senyawa Anorganik
Endapan didefinisikan sebagai bentuk kristal keras yang menempel pada
permukaan dimana proses penghilangannya dapat dilakukan dengan cara dibor
atau didril. Endapan yang berasal dari larutan akan terbentuk karena proses
penurunan kelarutan pada kenaikan temperatur operasi dan kristal padat melekat
erat pada permukaan logam. Endapan yang umum ditemui di pipa minyak ada
beberapa jenis, seperti kalsium karbonat (CaCO3), kalsium sulfat (CaSO4), serta
barium sulfat (BaSO4) (Asnawati, 2001).
Proses pengendapan senyawa-senyawa anorganik biasa terjadi pada peralatan-
peralatan industri yang melibatkan air garam seperti industri minyak dan gas,
proses desalinasi dan ketel serta industri kimia . Hal ini disebabkan karena
terdapatnya unsur-unsur anorganik pembentuk kerak seperti ion kalsium (Ca2+)
dalam jumlah yang melebihi kelarutannya pada keadaan kesetimbangan.
Terakumulasinya endapan-endapan dari senyawa anorganik tersebut dapat
menimbulkan masalah seperti kerak (Weijnen et al., 1983; Maley, 1999)
7
B. Kerak
Kerak didefinisikan sebagai suatu deposit dari senyawa-senyawa anorganik yang
terendapkan dan membentuk timbunan kristal pada permukaan suatu substansi
(Kemmer, 1979). Kerak terbentuk karena tercapainya keadaan larutan lewat
jenuh. Dalam keadaan larutan lewat jenuh beberapa molekul akan bergabung
membentuk inti kristal. Kristal-kristal yang terbentuk mempunyai muatan ion
lebih rendah dan cenderung untuk menggumpal sehingga terbentuklah kerak
(Lestari, 2008; Hasson dan Semiat, 2005).
Sumber kerak juga dapat berasal dari larutan yang tidak saling bercampur secara
homogen. Dua larutan dikatakan tidak saling bercampur secara homogen apabila
terjadi interaksi kimia dan terbentuk endapan dari mineral-mineral apabila
bercampur. Contohnya jenis air yang tidak sesuai adalah air laut dengan
konsentrasi SO42- tinggi dan konsentrasi Ca2+ rendah dengan air sadah yang
memiliki konsentrasi SO42- sangat rendah tetapi konsentrasi Ca2+ tinggi.
Campuran keduanya menyebabkan terbentuknya endapan CaSO4 (Merdhah dan
Yassin, 2007).
Komponen khas kerak yang sering dijumpai adalah sebagai berikut :
1. Kalsium sulfat (CaSO4);
2. Kalsium karbonat (CaCO3: turunan dari kalsium bikarbonat);
3. Kalsium dan seng fosfat;
4. Kalsium fosfat, sejumlah besar kalsium dan ortofosfat;
5. Silika dengan konsentrasi tinggi;
8
6. Besi dioksida, senyawa yang disebabkan oleh kurangnya kontrol korosi atau
alami berasal dari besi yang teroksidasi;
7. Besi fosfat, senyawa yang disebabkan karena pembentukkan lapisan film dari
inhibitor fosfat;
8. Mangan dioksida, mangan teroksidasi tingkat tinggi;
9. Magnesium silika, silika dan magnesium pada konsentrasi tinggi dengan pH
tinggi; dan
10. Magnesium karbonat, magnesium dengan konsentrasi tinggi dan pH tinggi
serta CO2 tinggi (Lestari, 2008; Nunn, 1997).
C. Faktor Pembentuk Kerak
Menurut Lestari (2008) faktor-faktor yang mempengaruhi terbentuknyanya kerak
antara lain yaitu :
1. Kualitas Air
Pembentukan kerak dipengaruhi oleh konsentrasi komponen-komponen
pembentuk kerak (kesadahan kalsium, konsentrasi fosfat), pH, konsentrasi bahan
penghambat kerak dalam air, adanya zat aditif dan pengotor.
2. Temperatur Air
Pada umumnya komponen pembentuk kerak cenderung mengendap atau
menempel sebagai kerak pada temperatur tinggi. Hal ini disebabkan karena
kelarutannya menurun dengan naiknya temperatur. Laju pengerakan mulai
meningkat pada temperatur air 500 C atau lebih dan kadang-kadang kerak
terbentuk pada temperatur air di atas 600 C.
9
3. Laju Alir Air
Laju pembentukan kerak akan meningkat dengan turunnya laju alir sistem. Dalam
kondisi tanpa pemakaian penghambat kerak, pada sistem dengan laju alir 0,6
m/detik maka laju pembentukan kerak hanya seperlima dibanding pada laju alir
air 0,2 m/detik.
4. Derajat Lewat Jenuh (Supersaturasi)
Laju pembentukan inti kristal tergantung pada derajat lewat jenuh dari larutan.
Semakin tinggi derajat lewat jenuh maka semakin besar kemungkinan untuk
membentuk inti baru sehingga akan semakin besar laju pembentukan inti yang
mengakibatkan kerak yang terbentuk semakin besar pula. Larutan lewat jenuh (S)
adalah larutan yang mengandung zat terlarut lebih besar daripada yang dibutuhkan
pada sistem kesetimbangan larutan lewat jenuh. Kondisi kelarutan lewat jenuh
dapat diperoleh dengan jalan pendinginan larutan pekat panas, penguapan larutan
encer, kombinasi proses penguapan dan pendinginan serta dengan penambahan
zat lain untuk menurunkan kelarutannya.
Dibawah ini adalah tiga prinsip pembentukan kerak (Merdhah dan Yassin, 2007) :
1. Campuran dua air garam yang tidak sesuai (umumnya air formasi
mengandung banyak kation seperti ion kalsium, barium, dan stronsium,
bercampur dengan ion sulfat yang banyak terdapat dalam air laut,
menghasilkan kerak sulfat seperti CaSO4)
Ca2+ (atau Sr2+ atau Ba2+) + SO42- CaSO4 (atau SrSO4 atau BaSO4)
2. Penurunan tekanan dan kenaikan temperatur air garam, yang akan
menurunkan kelarutan garam (umumnya mineral yang paling banyak
mengendap adalah kerak karbonat seperti CaCO3)
10
Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O
3. Penguapan air garam, menghasilkan peningkatan konsentrasi garam melebihi
batas kelarutan dan membentuk endapan garam
D. Kerak CaSO4
Kalsium adalah logam putih perak dan agak lunak yang diproduksi dengan
elektrolisis garam kalsium klorida (CaCl2). Kalsium melebur pada 845o C,
memiliki massa jenis 2,96 dan titik didih 1450oC. Kalsium membentuk ion
kalsium (Ca2+) dalam suatu larutan. Garam dari kalsium biasanya berupa bubuk
putih dan membentuk larutan yang tak berwarna kecuali jika anionnya berasal dari
ion kompleks maka garamnya akan berwarna (Saito, 1996; Svehla, 1990) .
Berikut ini adalah reaksi yang menunjukkan terbentuknya kerak kalsium sulfat :
CaCl2(aq) + Na2SO4(aq) → CaSO4(aq) + 2 NaCl(aq)
Ca2+ + SO42- → CaSO4
Nilai hasil kali kelarutan endapan kalsium sulfat pada suhu 25 dan 800 C adalah
2,3 x 10-4 dan 9 x 10-4. Kalsium membentuk kerak keras ketika berkombinasi
dengan sulfat. Kerak CaSO4 kemudian dapat dihindari jika suhu operasi
dipertahankan di bawah 4210 C dan dengan memberikan inhibitor kerak (Al-Sofi
et al., 1994).
CaSO4 merupakan salah satu jenis kerak non alkali. Kerak ini dikenal dengan tiga
bentuk yaitu anhidrat (CaSO4) stabil pada temperatur 980 C, hemihidrat
(CaSO4.½H2O) stabil antara 98-1700 C dan dihidrat (CaSO4.2H2O). Semua ini
terbentuk karena adanya perbedaan temperatur dan konsentrasi air laut. Pada air
11
sirkulasi dengan kesadahan kalsium tinggi, kalsium sulfat (CaSO4.2H2O) dapat
terendapkan sesuai dengan temperatur air. Kelarutan CaSO4 bertambah dengan
naiknya temperatur sampai 37oC, kemudian cenderung menurun pada temperatur
di atas 37oC (Patel et al., 1999; Hamed et al., 1997; Amjad et al., 1987).
1. Proses Pembentukan Kerak CaSO4
Pembentukan kerak CaSO4 merupakan proses kristalisasi. Kristalisasi adalah
peristiwa pembentukan partikel-partikel zat padat dalam suatu fase homogen.
Kristalisasi dari larutan dapat terjadi jika padatan terlarut dalam keadaan berlebih
(di luar kesetimbangan), maka sistem akan mencapai kesetimbangan dengan cara
mengkristalkan padatan terlarut.
Gambar 1. Proses pembentukkan kristal (Zeiher et al., 2003)
Kristalisasi senyawa dalam larutan langsung pada permukaan transfer panas
dimana kerak terbentuk memerlukan tiga faktor simultan yaitu konsentrasi lewat
jenuh (supersaturation), nukleasi (terbentuknya inti kristal) dan waktu kontak
yang memadai. Pada saat terjadi penguapan, kondisi jenuh (saturation) dan
kondisi lewat jenuh (supersaturation) dicapai secara simultan melalui pemekatan
larutan dan penurunan daya larut setimbang saat kenaikan suhu menjadi suhu
12
penguapan. Pembentukan inti kristal terjadi saat larutan jenuh, dan sewaktu
larutan melewati kondisi lewat jenuh maka terjadilah pertumbuhan kristal, ukuran
kristal bertambah besar dan selanjutnya melalui gaya gravitasi kristal jatuh dan
terpisah dari larutan. Mekanisme tersebut memerlukan waktu kontak antara
larutan dan permukaan transfer yang memadai.
Gambar 2. Skema umum mekanisme pembentukan deposit kerak air (Salimindan Gunandjar, 2007)
2. Pengaruh Terbentuknya Kerak CaSO4
Endapan kerak merupakan salah satu masalah penting dan umumnya terbentuk di
pipa-pipa peralatan industri. Contohnya pada sistem injeksi air yang umumnya
ada di ladang minyak, banyaknya kerak akan menurunkan produksi minyak dan
gas (Badr dan Yassin, 2007). Pada penelitian Halimahtuddahliana (2003)
menyimpulkan bahwa pembentukan kerak pada operasi produksi minyak bumi
dapat mengurangi produktivitas sumur akibat tersumbatnya pipa, pompa, dan
katub.
PADATANTERSUSPENSI
AIRMINERAL
DAPAT LARUT
PELARUT
LEWAT JENUH
PERTUMBUHANKRISTAL
KERAK
PENGENDAPANDAN PEMADATAN
Parameter yangmengontrol : waktu,suhu, tekanan, pH,faktor lingkungan,ukuran partikel,kecepatan pengadukan
13
Kerak yang terbentuk pada pipa-pipa peralatan industri akan memperkecil
diameter dan menghambat aliran fluida pada sistem pipa tersebut. Terganggunya
aliran fluida menyebabkan suhu semakin naik dan tekanan semakin tinggi
sehingga kemungkinan pipa akan pecah (Asnawati, 2001). Endapan kerak yang
banyak dijumpai pada peralatan-peralatan industri minyak dan gas, ketel serta
industri kimia salah satunya adalah kerak CaSO4 (Mrdhah dan Yassin, 2007;
Lestari 2000). Oleh karena itu perlu dilakukan pencegahan pembentukan kerak
untuk mengurangi atau menghilangkan kerak kalsium sulfat yang terdapat pada
peralatan-peralatan industri.
E. Metode Pencegahan Terbentuknya Kerak
Beberapa metode yang digunakan untuk mencegah terbentuknya kerak CaSO4
pada peralatan-peralatan industri antara lain (Lestari, 2008; Gill, 1999; Nunn,
1997).
1. Pengendalian pH
Pengendalian pH dengan penginjeksian asam (asam sulfat atau asam klorida) telah
lama diterapkan untuk mencegah pengerakan oleh garam-garam kalsium, garam
logam bivalen dan garam fosfat. Kelarutan bahan pembentukan kerak biasanya
meningkat pada pH yang lebih rendah. Pada pH 6,5 atau kurang, korosi pada baja
karbon, tembaga dan paduan tembaga dengan cepat akan berlangsung dan pH
efektif untuk mencegah pengendapan kerak hanyalah pada pH 7,0 sampai 7,5.
Oleh karena itu, suatu sistem otomatis penginjeksian asam diperlukan untuk
mengendalikan pH secara tepat. Lagipula, asam sulfat dan asam klorida
mempunyai tingkat bahaya yang cukup tinggi dalam penanganannya. Saat ini
14
penghambatan kerak dengan hanya menginjeksikan asam semakin jarang
digunakan. (Lestari et al., 2004).
Untuk mencegah terjadinya kerak pada air yang mengandung kesadahan tinggi
(kira-kira 250 ppm CaCO3) perlu adanya pelunakan dengan menggunakan kapur
dan soda abu (pengolahan kapur dingin). Masalah kerak tidak akan dijumpai
bilamana dipakai air bebas mineral karena seluruh garam-garam terlarut dapat
dihilangkan. Oleh karena itu pemakaian air bebas mineral merupakan metoda
yang tepat untuk menghambat kerak di dalam suatu sistem dengan pembebanan
panas tinggi dimana pengolahan konvensional dengan bahan penghambat kerak
tidak berhasil (Lestari et al., 2004). Namun penggunaan air bebas mineral
membutuhkan biaya yang cukup tinggi untuk digunakan dalam industri skala
besar sehingga dapat menurunkan efisiensi kerja.
2. Peningkatan kondisi operasi alat penukar panas
Laju timbulnya kerak dipengaruhi oleh laju alir air, temperatur air, dan temperatur
dinding luar penukar panas. Oleh karena itu, salah satu metode penghambatan
kerak yang efektif adalah dengan pengendalian kondisi operasi pada dinding luar
alat penukar panas. Namun, hal ini hanyalah sebagai pelengkap dan bahan
penghambat kerak tetap diperlukan untuk pencegahan timbulnya kerak yang
memadai.
3. Pelunakan dan pembebasan mineral air make-up
Untuk mencegah terjadinya kerak pada air yang mengandung kesadahan air (kira-
kira 250 ppm CaCO3) perlu adanya pelunakan dengan menggunakan kapur dan
soda abu (pengolahan kapur dingin). Masalah kerak tidak akan dijumpai bilamana
15
dipakai air bebas mineral karena seluruh garam-garam terlarut dapat dihilangkan.
Oleh karena itu pemakaian air bebas mineral merupakan metode yang tepat untuk
menghambat kerak di dalam suatu sistem dengan pembebanan panas tinggi
dimana pengolahan konvensional dengan bahan penghambat kerak tidak berhasil
(Lestari et al., 2004). Namun, ketika air dikontrol dengan cara ini maka akan
membuat air tersebut menjadi lebih agresif, korosif, dan memerlukan control akhir
seperti inhibitor korosi dalam sistem. Namun, penggunaan air bebas mineral
membutuhkan biaya yang cukup tinggi untuk digunakan dalam industri skala
besar sehingga dapat menurunkan efisiensi kerja.
Selain dengan menggunakan ketiga cara yang dijelaskan di atas, pembentukan
kerak juga dapat dicegah dengan menggunakan inhibitor kerak. Cara mencegah
terbentuknya kerak dengan menggunakan inhibitor kerak adalah dengan
menginjeksikan bahan-bahan kimia pencegah kerak (scale inhibitor) ke dalam air
formasi (Asnawati, 2001).
F. Inhibitor Kerak
Inhibitor kerak pada umumnya merupakan bahan kimia yang sengaja ditambahkan
untuk mencegah atau menghentikan terbentuknya kerak bila ditambahkan dengan
konsentrasi kecil ke dalam air (Halimatuddahliana, 2003). Penggunaan bahan
kimia sangat menarik, karena dengan dosis yang sangat rendah dapat mencukupi
untuk mencegah kerak dalam periode yang lama (Cowan et al., 1976). Prinsip
kerja dari inhibitor kerak adalah pembentukan senyawa kompleks (kelat) antara
inhibitor dengan unsur-unsur penyusun kerak. Senyawa kompleks yang terbentuk
larut dalam air sehingga menutup kemungkinan pertumbuhan kristal yang besar
16
dan mencegah kristal kerak untuk melekat pada permukaan pipa (Patton, 1981).
Biasanya, penggunaan bahan kimia tambahan untuk mencegah pembentukan
kerak didukung dengan penggunaan bola-bola spons untuk membersihkan secara
mekanis permukaan bagian dalam pipa.
Terdapat beberapa syarat yang harus dimiliki senyawa kimia sebagai inhibitor
kerak yaitu harus :
1. Menunjukkan kestabilan termal yang cukup efektif untuk mencegah
terbentuknya air sadah dari pembentukan kerak;
2. Merusak struktur kristal dari padatan tersuspensi lain yang mungkin akan
terbentuk; dan
3. Memiliki tingkat keamanan yang tinggi dalam penggunaannya sehingga tidak
menimbulkan efek samping yang berbahaya bagi lingkungan sekitar (Al-
Deffeeri, 2006).
Mekanisme kerja inhibitor kerak terbagi menjadi dua, yaitu :
1. Inhibitor kerak dapat mengadsorpsi pada permukaan kristal kerak pada saat
mulai terbentuk. Inhibitor merupakan kristal yang besar yang dapat menutupi
kristal yang kecil dan menghalangi pertumbuhan selanjutnya;
2. Dalam banyak hal bahan kimia dapat dengan mudah mencegah menempelnya
suatu partikel-partikel pada permukaan padatan (Suharso et al., 2007).
Pada umumnya inhibitor kerak yang digunakan di ladang-ladang minyak atau
pada peralatan industri dibagi menjadi dua macam yaitu inhibitor kerak anorganik
dan inhibitor kerak organik. Senyawa anorganik fosfat yang umum digunakan
sebagai inhibitor adalah kondesat fosfat dan dehidrat fosfat. Pada dasarnya
17
bahan-bahan kimia ini mengandung grup P-O-P dan cenderung untuk melekat
pada permukaan kristal. Sedangkan inhibitor kerak organik yang biasa digunakan
adalah organofosfonat, organofosfat ester dan polimer-polimer organik (Asnawati,
2001). Inhibitor kerak yang pernah digunakan yaitu polimer-polimer yang larut
dalam air dan senyawa fosfonat.
Salah satu inhibitor kerak dari polimer-polimer yang larut dalam air yaitu
polifosfat. Polifosfat merupakan inhibitor kerak yang murah namun
keefektifannya terbatas. Keunggulan polifosfat sebagai inhibitor kerak kalsium
karbonat (CaCO3) antara lain karena kemampuannya untuk menyerap pada
permukaan kristal yang mikroskopik, menghambat pertumbuhan kristal pada batas
konsentrasi rendah dan strukturnya yang mampu merusak padatan tersuspensi.
Hal ini dapat mencegah pertumbuhan kristal lebih lanjut, atau setidaknya
memperlambat proses pertumbuhan kerak. Namun, polifosfat memiliki
kelemahan utama yaitu mudah terhidrolisis pada temperatur di atas 90°C
menghasilkan ortofosfat. Reaksi hidrolisis polifosfat di tunjukkan pada gambar 3.
O O O H2O
NaO P O P O n P ONa (n+2)H3PO4
pH, temperatur,ONa ONa ONa dan ion lain.
Gambar 3. Reaksi hidrolisis polifosfat (Gill, 1999)
Reaksi di atas adalah reaksi hidrolisis polifosfat yang merupakan fungsi dari
temperatur, pH, waktu, dan adanya ion-ion lain. Ortofosfat yang dihasilkan dapat
menyebabkan menurunnya kemampuan untuk menghambat pertumbuhan kerak
dan menyebabkan terbentuknya kerak baru dari presipitasi kalsium fosfat (Gill,
18
1999), sehingga penggunaan polifosfat sebagai inhibitor kerak hanya efektif pada
temperatur rendah. Fosfonat merupakan inhibitor yang sangat baik bila
dibandingkan dengan polifosfat. Namun fosfonat masih memiliki kelemahan
yaitu struktur fosfonat yang monomerik sehingga tidak efektif jika digunakan
sebagai dispersing agents (Al-Deffeeri, 2006).
Penggunaan senyawa-senyawa anorganik, asam amino, polimer-polimer yang
larut dalam air seperti poliaspartat, polifosfat dan senyawa-senyawa lain seperti
fosfonat, karboksilat (Al-Deffeeri, 2006), dan sulfonat telah diketahui sangat
efektif sebagai inhibitor endapan kalsium karbonat (CaCO3).
G. Gambir
Tanaman gambir (Ucaria gambir Roxb) tumbuh baik pada ketinggian sampai 900
m dari permukaan laut. Tumbuhan ini membutuhkan cahaya matahari penuh serta
curah hujan merata sepanjang tahun. Gambir termasuk dalam famili Rubiaceae
dan merupakan jenis tanaman perdu yang memiliki batang tegak dan bercabang
simpodial, daunnya berjenis daun tunggal dan berbentuk lonjong, bunganya
merupakan bunga majemuk berbentuk lonceng, sedangkan buahnya berbentuk
bulat telur dan berwarna hitam seperti ditunjukan pada Gambar 4.
19
Gambar 4. Tanaman Gambir (Uncaria gambir) (www.jurnalasia.com., 2014)
Klasifikasi ilmiah tanaman gambir adalah sebagai berikut :
Kingdom : Plantae
Division : Magnoliophyta
Class : Magnoliopsida
Orde : Gentianales
Family : Rubiaceae
Genus : Uncaria
Spesies : Uncaria gambir
Kegunaan gambir secara tradisional adalah sebagai pelengkap makan sirih dan
obat-obatan. Secara modern gambir banyak digunakan sebagai bahan baku
industri farmasi dan makanan (Nazir, 2000). Gambir antara lain digunakan
sebagai zat pewarna industri tekstil, ramuan makan sirih, ramuan obat, penyamak
kulit, dan ramuan cat.
Komponen utama gambir adalah katechin atau asam katekin dan asam katekin
tanat (Tabel 1). Gambir juga mengandung sedikit kuersetin yaitu bahan pewarna
yang memilki warna kuning (Zeijlstra, 1943). Ketiga komponen utama gambir ini
merupakan senyawa flavonoid. Senyawa asam tanat atau tannin, katekin dan
20
kuersetin bersifat anti mikrobial dan anti oksidan (Hagerman, 2002). Disamping
itu juga bersifat toksik (racun) dan dapat menyebabkan gangguan hormonal
terhadap serangga.
Tabel 1. Kandungan Kimia Gambir
No Nama Komponen Persentase ( % )
1. Katekin 7-33
2. Asam katekin tannat 20-55
3. Pirokatekol 20-30
4. Gambir flouresensi 1-3
5. Katekin merah 3-5
6. Kuersetin 2-4
7. Minyak (campuran) 1-2
8. Lilin 1-2
9. Alkaloid < 1
1. Asam Tanat
Asam tanat merupakan unsur dasar dalam zat warna kimia tanaman. Asam tanat
banyak terdapat dalam kayu oak, walnut, mahogany, dan gambir. Asam tanat
merupakan salah satu golongan tanin terhidrolisis dan termasuk asam lemah.
Rumus kimia dari asam tanat adalah C41H32O26. Pusat molekul dari asan tanat
adalah glukosa, dimana gugus hidroksil dari karboksilat terestrifikasi dengan
gugus asam galat. Ikatan ester dari asam tanat mudah mengalami hidrolisis
dengan bantuan katalis asam, basa, enzim, dan air panas. Hidrolisis total
dari asam tanat akan menghasilkan karboksilat dan asam gallat (Hagerman, 2002).
Sturuktur asam tanat dapat dilihat pada gambar 5 di bawah ini :
21
Gambar 5. Struktur Asam Tanat (Hagerman, 2002)
2. Katekin
Katekin atau disebut juga flavan-3-ol merupakan senyawa flavonoid yang banyak
ditemukan dalam coklat, teh hijau, gambir, dan teh hitam. Katekin merupakan
senyawa antioksidan yang banyak sekali digunakan untuk bahan obat karena
dapat menghambat pertumbuhan kanker, meningkatkan metabolisme, dan dapat
melindungi DNA dari kerusakan. Rumus kimia dari katekin adalah C15H14O6.
Katekin bersifat asam lemah (pKa1=7,72 dan pKa2=10,22), sukar larut dalam air
dan sangat tidak stabil diudara terbuka. Bersifat mudah teroksidasi pada pH
mendekati netral (pH 6,9) dan lebih stabil pada pH lebih rendah (2,8 dan 4,9).
Katekin juga mudah terurai oleh cahaya dengan laju reaksi lebih besar pada pH
rendah (3,45) dibandingkan pH 4,9. Katekin dapat berpolimer menjadi tanin
terkondensasi. Tanin terkondensasi adalah polimer dari 2-50 atau
lebih unit flavonoid yang dihubungkan oleh ikatan karbon-karbon, dimana tidak
rentan oleh hidrolisis. Polimer katekin banyak sekali ditemukan pada teh hitam.
Struktur katekin ditunjukan pada Gambar 6.
22
Gambar 6. Strukur Katekin (Miftahudin, 2012)
3. Kuersetin
Kuersetin merupakan senyawa flavonoid yang banyak ditemukan dalan tanaman
obat, apel, teh hijau, jeruk, dan beberapa sayuran hijau. Kuarsetin banyak
digunakan dalam dunia medis sebagai antioksidan dan anti kanker. Kuarsetin
memiliki rumus kimia C15H10O7 dengan massa molekul sebesar 302,236 g/mol,
densitas sebesar 1.799 g/cm3, dan titik lelehnya 316oC.
Gambar 7. Struktur Kuersetin (Miftahudin, 2012)
23
H. Kemenyan
Kemenyan (Styrax benzoin Dryand) merupakan pohon yang terdapat di Asia
Tenggara dan India Timur. Sumatera dan Jawa adalah daerah di Indonesia yang
menanam kemenyan. Kemenyan ditanam dalam skala besar di Tapanuli dan
Palembang (Heyne, 1950). Kabupaten Humbang Hasundutan merupakan salah
satu penghasil getah kemenyan di propinsi Sumatera Utara (Warastri, 2007).
Pohon kemenyan terdapat di daerah pegunungan pada ketinggian 600-1000 m di
atas permukaan laut. Pohon kemenyan tingginya mencapai 18 m dengan diameter
35 cm. Batangnya tegak, bulat, berkayu, percabangan simpodial dan berwarna
coklat. Kemenyan berdaun majemuk, berbentuk bulat telur, tersebar, panjang 8-14
cm, lebar 2-5 cm, tepi rata, ujung meruncing, pangkal tumpul, pertulangan
menyirip, hijau dan berambut. Bunga banci, aktinomorf, rangkaian berbentuk
mulai dan terdapat pada ketiak daun (Tjitrosoepomo, 1994).
Getah kemenyan terdiri dari dua jenis yaitu Sumatra Benzoin dan Siam Benzoin.
Sumatra Benzoin diperoleh dari Styrax benzoin Dryand dan Siam Benzoin
diperoleh dari Styrax tokinensis.
Sistematika dari kemenyan menurut Hutapea, (1994) yaitu :
Divisi : Spermatophyta
Sub Divisi : Angiospermae
Kelas : Dicotyledoneae
Ordo : Ebenales
Famili : Styracaceae
Genus : Styrax
Spesies : Styrax benzoin Dryand
24
Gambar 8. Tanaman kemenyan (Styrax benzoin dryand(www.id.m.wikipedia.org)
Kemenyan Sumatera ( S. Benzoin ) merupakan sumber komoditi yang terdapat di
Sumatera Utara khususnya di Tapanuli Utara. Kemenyan terdapat pada pohon
kayu jenis tertentu yang telah memadat dan merupakan mata pencaharian
sebagaian penduduk yang di kenal dengan nama ”haminjon”. Selama ini
kemenyan tersebut masih diberlakukan sebagai kegiatan agribisnis yaitu tanam,
tumbuh, pelihara, dan panen yang selanjutnya di jual ke pasar, serta belum
merupakan bahan kegiatan dalam agro industri, yaitu proses peningkatan nilai
tambah dari kemenyan tersebut melalui proses kimia.
Kemenyan Sumatera ini berdasarkan laporan tentang komposisi senyawa
kimianya terdiri dari asam sinamat bebas sekitar 10%, sedikit asam benzoat 2-3%,
dan koniferil sinamat, koniferil benzoat bersama sinamat sekitar 70-80%
(Stahl, 1985). Berdasarkan komposisi tersebut maka bila kemenyan sumatera ini
diolah melalui proses kimia akan dapat menghasilkan berbagai senyawa seperti:
asam sinamat, koniferil alkohol, sinamil alkohol, serta asam benzoat yang mana
senyawa ini masing-masing memiliki aktivitas dengan kegunaan tersendiri.
25
Gambar 9. Getah Kemenyan (www.id.m.wikipedia.org)
Daun kemenyan mengandung saponin, flavonoid, dan polifenol. Getah kemenyan
mengandung asam sinamat, asam benzoat, esternya (koniferilbenzoat,
koniferilsinamat, dan sinamilsinamat), Triterpenoid (berupa turunannya yaitu
asam siaresinolik dan asam sumaresinolik) (Stahl, 1985). Getah kemenyan
memiliki banyak manfaat baik penggunaan lokal maupun sebagai komoditi
ekspor. Kemenyan berguna untuk upacara ritual, campuran rokok, bahan
pengawet, ekspektoran, antiseptik, industri kosmetik, dan parfum (Stahl, 1985).
1. Asam Benzoat
Asam benzoat (C6H5COOH) telah banyak digunakan untuk menghambat
pertumbuhan mikroba dalam makanan. Asam benzoat juga disebut sebagai asam
fenilformat atau asam benzenkarboksilat. Kelarutan asam benzoat dalam air
sangat rendah (0,18, 0,27, dan 2,2 g larut dalam 100 mL air pada 4º C, 18º C, dan
75º C. Asam benzoat termasuk asam lemah (konstanta disosiasi pada 25º C
adalah 6,335 x 10-5 dan pKa 4,19), sangat larut dalam etanol dan sangat sedikit
larut dalam benzena dan aseton. Asam benzoat dengan konsentrasi 50 ppm
26
merupakan aditif yang memberikan pengaruh terbesar dalam menghambat
pertumbuhan kerak kalsium (Suharso et. al., 2007)
Asam benzoat terdapat secara alami dalam buah-buahan dan rempah-rempah
seperti cranberies, prunes, buah plum, kayu manis, dan cengkeh yang tua atau
masak. Asam benzoat juga terdapat secara alami pada produk-produk fermentasi
seperti bir, dairy products, teh, dan anggur (Chipley, 2005).
Asam benzoat/ asam benzene karboksilat/ asam phenil karboksilat (C7H6O2 atau
C6H5COOH) merupakan suatu senyawa kimia yang umum digunakan sebagai
bahan pengawet dan secara kimia dapat dihasilkan melalui oksidasi fase cair dari
toluena. Asam benzoat memiliki bentuk serbuk kristal padat, tidak berwarna, tidak
berbau, sedikit terlarut di dalam air, tetapi larut dalam etanol dan sangat mudah
larut dalam benzena dan aseton. Asam benzoat dalam bahan pangan selain
digunakan sebagai bahan tambahan umumnya juga dapat ditemukan secara alami
pada beberapa jenis tanaman baik dalam bentuk bebas maupun dalam bentuk
terikat. Asam benzoat dalam tanaman umum ditemukan seperti pada beberapa
tanaman berry (±500 mg/kg) seperti cranberry (V. vitis idaea) dan bilberry
(V.macrocarpon) dengan kandungan sebesar 300 – 1300 mg/kg buah dalam
bentuk bebas. Asam benzoat (C6H5COOH) memiliki struktur kimia seperti pada
Gambar 10(a). Asam benzoat (BM 122.1) dan Natrium benzoat (BM 144.1) telah
banyak digunakan untuk menghambat pertumbuhan mikroba dalam makanan.
Asam benzoat juga disebut sebagai asam fenilformat atau asam
benzenkarboksilat.
27
2. Asam Sinamat
Asam sinamat memiliki rumus kimia C6H5CHCHCOOH atau C9H8O2, berwujud
kristal putih, sedikit larut dalam air, dan mempunyai titik leleh 133°C serta titik
didih 300°C. Asam sinamat memiliki struktur kimia seperti pada Gambar 10(b).
Asam sinamat termasuk senyawa fenol yang dihasilkan dari lintasan asam sikimat
dan reaksi berikutnya. Bahan dasarnya adalah fenilalanin dan tirosin sama seperti
asam kafeat, asam p-kumarat, dan asam ferulat. Keempat senyawa tersebut
penting bukan karena terdapat melimpah dalam bentuk tak terikat (bebas),
melainkan karena mereka diubah menjadi beberapa turunan di samping protein.
Turunannya termasuk fitoaleksin, kumarin, lignin, dan berbagai flavonoid seperti
antosianin. Biosintesis atau pembentukan dari senyawa flavonoid, stilben,
hidroksisinamat atau -OH seperti asam kafeat, asam ferulat, dan asam p-kumarat)
dan asam fenol melibatkan jaringan kompleks dari lintasan asam sikimat,
fenilpropanoid, dan flavonoid. Reaksi penting dalam pembentukan asam sinamat
dan berbagai turunannya adalah pengubahan fenilalanin menjadi asam sinamat
(Salisburry dan Ross, 1995).
Gambar 10. (a) struktur asam benzoat dan (b) struktur asam sinamat
28
I. Seeded dan Unseeded experiment
Seeded experiment merupakan salah satu metode pembentukan kristal dengan cara
menambahkan bibit kristal ke dalam larutan pertumbuhan. Penambahan bibit
kristal (seeded experiment) dilakukan untuk mendorong terjadinya proses
kristalisasi dengan lebih cepat. Adanya area permukaan bibit kristal akan
mempermudah pertumbuhan kristal menjadi lebih besar. Semakin cepat
terjadinya proses kristalisasi maka akan semakin cepat laju pertumbuhan inti
kristal kalsium sulfat untuk membentuk kristal yang lebih besar. Unseeded
experiment merupakan salah satu metode pembentukan kristal dengan cara tanpa
menambahkan bibit kristal ke dalam larutan pertumbuhan.
.J. Analisis Menggunakan IR, SEM, XRD, dan PSA
Pada penelitian ini dilakukan beberapa analisis terhadap kristal CaSO4 yang
terbentuk. Analisis tersebut meliputi analisis gugus fungsi terhadap ekstrak
gambir dan kemenyan dengan menggunakan spektrofotometer infrared (IR),
morfologi permukaan kristal CaSO4 menggunakan Scanning Electron Microscopy
(SEM) dan X-Ray Difraction (XRD), sedangkan analisis distribusi ukuran partikel
menggunakan Particle Size Analyzer (PSA). Hal ini bertujuan untuk mengetahui
seberapa efektif campuran ekstrak senyawagambir dan kemenyan dalam
menghambat pembentukan kerak CaSO4.
1. Spektrofotometer Infrared (IR)
Spektrofotometer IR adalah spektrofotometer yang menggunakan sinar IR dekat,
yakni sinar yang berada pada jangkauan panjang gelombang 2,5 – 25 μm atau
29
jangkauan frekuensi 400–4000 cm-1. Sinar ini muncul akibat vibrasi atom-atom
pada posisi kesetimbangan dalam molekul dan kombinasi vibrasi dengan rotasi
menghasilkan spektrum vibrasi–rotasi (Khopkar, 2001)
Spektrum IR suatu molekul adalah hasil transisi antara tingkat energi vibrasi dan
osilasi. Bila molekul menyerap radiasi IR, energi yang diserap akan
menyebabkan kenaikan amplitude getaran atom-atom yang terikat sehingga
molekul-molekul tersebut berada pada keadaan vibrasi tereksitasi (excited
vibrational state); energi yang diserap ini akan dibuang dalam bentuk panas bila
molekul itu kembali ke keadaan dasar. Panjang gelombang eksak dari adsorpsi
oleh suatu tipe ikatan, tergantung pada macam vibrasi dari ikatan tersebut. Oleh
karena itu, tipe ikatan yang berlainan menyerap radiasi IR pada panjang
gelombang yang berbeda. Dengan demikian spektrofotometer IR dapat digunakan
untuk mengidentifikasi adanya gugus fungsi dalam suatu molekul (Supratman,
2010).
2. Instrumentasi SEM
SEM adalah salah satu jenis mikroskop elektron yang dapat mengamati dan
menganalisis karakteristik struktur mikro dari bahan padat yang konduktif
maupun yang nonkonduktif. Sistem pencahayaan pada SEM menggunakan
radiasi elektron yang mempunyai λ = 200 – 0,1 Å, daya pisah (resolusi) yang
tinggi sekitar 5 nm sehingga dapat dicapai perbesaran hingga ± 100.000 kali
(Gambar 6) dan menghasilkan gambar atau citra yang tampak seperti tiga dimensi
karena mempunyai depth of field yang tinggi. Sehingga SEM mampu
30
menghasilkan gambar atau citra yang lebih baik dibandingkan dengan hasil
mikroskop optik.
Pada prinsipnya mikroskop elektron dapat mengamati morfologi, struktur mikro,
komposisi, dan distribusi unsur. Untuk menentukan komposisi unsur secara
kualitatif dan kuantitatif perlu dirangkaikan satu perangkat alat EDS (Energy
Dispersive X-ray Spectrometer) atau WDS (Wavelength Dispersive X-ray
Spectrometer) (Handayani et al., 1996).
Gambar 11. Skema Bagan SEM (Gabriel, 1985)
3. Instrumentasi XRD
Metode difraksi sinar-X adalah metode yang didasarkan pada difraksi radiasi
elektromagnetik yang berupa sinar-X oleh suatu kristal. Sinar-X merupakan
radiasi gelombang elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang yang
pendek yaitu 0,5 – 2,5 Ἀ. Sinar-X dihasilkan dengan cara menembakkan suatu
berkas elektron berenergi tinggi ke suatu target dan menunjukkan gejala difraksi
31
jika jatuh pada benda yang jarak antar bidangnya kira-kira sama dengan panjang
gelombangnya pada suatu bidang dengan sudut θ (Cullity, 1967).
Kegunaan analisis XRD di antaranya adalah :
a. Analisis kualitatif dan penetapan semi-kuantitatif.
b. Menentukan struktur kristal (bentuk dan ukuran) sel satuan kristal,
pengindeksian bidang kristal, dan kedudukan atom dalam kristal.
c. Untuk analisis kimia (identifikasi zat yang belum diketahui, penentuan
kemurnian senyawa, dan deteksi senyawa baru).
Analisis difraksi sinar-X didasarkan pada susunan sistematik atom-atom atau ion-
ion di dalam bidang kristal yang dapat tersusun sedemikian rupa sehingga
membentuk kisi kristal dengan jarak antar bidang (d) yang khas. Setiap spesies
mineral mempunyai susunan atom yang berbeda-beda sehingga membentuk
bidang kristal yang dapat memantulkan sinar-X dalam pola difraksi yang
karakteristik. Pola difraksi inilah yang kemudian digunakan untuk
mengidentifikasi suatu senyawa.
4. Instrumentasi Particle Size Analyzer (Sedigraf)
Particle Size Analyzer (PSA) merupakan instrumen yang digunakan untuk
melakukan analisis distribusi ukuran partikel yang telah digunakan secara luas
sejak tahun 1967. Instrumen ini lebih objektif jika dibandingkan dengan teknik
pengukuran partikel lainnya, dapat dipercayai dan penggunaannya dapat diulang-
ulang. PSA dideskripsikan sebagai teknik yang sempurna, dapat menganalisis
dengan cepat, cocok untuk perindustrian, relatif tidak mahal, operator tidak harus
32
terlatih, dan dapat menganalisis ukuran partikel yang mengalami sedikit
perubahan. Pada dasarnya PSA digunakan untuk mengamati sifat fisik, fenomena
gravitasi padatan dan adsorpsi energi X-ray rendah.
Gambar 12. Diagram proses fraksinasi massa dalam sedigraf (Webb, 2002)
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada bulan April sampai dengan Juli 2016 di Laboratorium
Kimia Anorganik/Fisik Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Lampung. Analisis menggunakan instrumen SEM dan IR dilakukan di
Laboratorium FMIPA Institut Teknologi Bandung, analisis menggunakan instrumen
PSA dilakukan di PT Nanotech Herbal Indonesia, sedangkan analisis menggunakan
XRD dilakukan di Laboratorium MIPA Universitas Gadjah Mada Yogyakarta.
B. Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini, yaitu spatula, waterbath
(Thermoscientific AC 200/S21), botol-botol plastik, pengaduk magnetik (stirrer
magnetic), oven (Heraeus 5042), gelas kimia, labu ukur, gelas ukur, corong, pipet
tetes, neraca analitik (Kern and Sohn GMBH ABT 220-4M), pH meter (Metrohm-
827), spektrofotometer IR (Shimadzu FTIR-8400), SEM (JEOL/EO JSM-6510), PSA
(DelsaTM Nano), dan XRD (Shimadzu XRD-6000).
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu CaCl2 anhidrat (Pudak
Scientific), Na2SO4 (Pudak Scientific), akuades, kertas saring, gambir, dan
kemenyan.
34
C. Prosedur Penelitian
1. Preparasi Inhibitor
a. Pembuatan Ekstrak Gambir
Ekstrak gambir dibuat dengan cara menghaluskan gambir padat dengan cawan
hingga halus, sehingga diperoleh serbuk gambir. Sebanyak 10 gram serbuk gambir
dilarutkan dalam 1 L akuades. Larutan diaduk menggunakan pengaduk magnetik
selama 3 jam dengan suhu 90 oC dan kemudian larutan disaring menggunakan kertas
saring. Filtrat yang diperoleh merupakan ekstrak gambir dengan konsentrasi 10.000
ppm. Untuk mengetahui gugus fungsi yang terdapat pada ekstrak gambir, ekstrak
gambir dianalisis menggunakan spektrofotometer IR (Suharso et al., 2010).
b. Pembuatan Ekstrak Kemenyan
Ekstrak kemenyan dibuat dengan cara menghaluskan kemenyan padat dengan cawan
hingga halus, sehingga diperoleh serbuk kemenyan. Sebanyak 10 gram serbuk
kemenyan dilarutkan dalam 1 L akuades. Larutan diaduk menggunakan pengaduk
magnetik selama 3 jam dengan suhu 90 oC dan kemudian larutan disaring
menggunakan kertas saring. Filtrat yang diperoleh merupakan ekstrak kemenyan
dengan konsentrasi 10.000 ppm. Untuk mengetahui gugus fungsi yang terdapat pada
ekstrak kemenyan, ekstrak kemenyan dianalisis menggunakan spektrofotometer IR
(Suharso et al., 2010).
35
c. Pembuatan Inhibitor Campuran Ekstrak Gambir dan Kemenyan (GK)
Larutan inhibitor dibuat dengan cara mencampurkan 200 mL ekstrak gambir dengan
200 mL ekstrak kemenyan dengan perbandingan konsentrasi yang bervariasi.
Perpaduan ekstrak gambir dan kemenyan (GK) diuji efektivitasnya dengan
memvariasikan konsentrasi campuran ekstrak gambir dengan kemenyan dimana
konsentrasi ekstrak gambir dibuat tetap. Perbandingan konsentrasi campuran GK
dapat dilihat pada Tabel 2. Larutan campuran ekstrak gambir dan kemenyan diaduk
menggunakan pengaduk magnetik selama 15 menit dengan suhu 90 oC dan
didinginkan kemudian disimpan dalam botol gelap. Masingmasing campuran diuji
efektivitasnya dalam menghambat pembentukan kerak CaSO4.
Tabel 2. Perbandingan Konsentrasi Campuran Ekstrak Gambir dan Kemenyan (GK)
Perbandingan KonsentrasiCampuran GK
Konsentrasi EkstrakGambir (ppm)
Konsentrasi EkstrakKemenyan (ppm)
5 : 1 250 505 : 3 250 1505 : 5 250 2505 : 7 250 3505 : 9 250 4505 : 10 250 500
Uji efektivitas inhibitor campuran GK dilakukan pada larutan pertumbuhan yang
dibuat dari larutan 0,100 M CaCl2 dan larutan 0,100 M Na2SO4. Setelah didapatkan
efektivitasnya, perbandingan konsentrasi campuran yang memiliki efektivitas
terbesar digunakan sebagai inhibitor kerak CaSO4 pada penelitian ini.
36
2. Pengujian penggunaan campuran ekstrak gambir dan kemenyan (GK)sebagai inhibitor pembentukan kristal CaSO4 dengan metode unseededexperiment
Tahapan untuk menguji campuran ekstrak gambir dan kemenyan sebagai inhibitor
dalam pembentukan kristal CaSO4 dengan metode unseeded experiment dilakukan
dengan rangkaian percobaan sebagai berikut:
a. Pengujian pembentukan kristal CaSO4 tanpa penambahan inhibitor
Larutan pertumbuhan dibuat dari larutan 0,100 M CaCl2 dan larutan 0,100 M Na2SO4
masing-masing dalam 200 mL akuades, kemudian diletakan dalam magnetik stirer
dan diaduk menggunakan pengaduk magnet pada suhu 90 oC selama 15 menit.
Kemudian, kedua larutan tersebut dicampurkan dan diukur pH-nya. Setelah kedua
larutan tersebut dicampurkan, larutan dibagi ke dalam 8 botol plastik di mana setiap
botol berisi 50 mL larutan pertumbuhan. Larutan tersebut kemudian diletakan ke
dalam waterbath pada suhu 90oC. Pengamatan dilakukan selama dua jam, dan setiap
lima belas menit satu botol diambil untuk ditimbang berat kristal yang terbentuk
dengan cara menyaring larutan dalam botol tersebut menggunakan kertas saring,
dicuci dengan akuades, dan dikeringkan menggunakan oven pada suhu 105oC selama
3 jam.
Percobaan ini diulang dengan variasi konsentrasi larutan CaCl2 dan Na2SO4 sebesar
0,125 dan 0,150 M. Endapan yang terbentuk ditimbang, kemudian dilakukan analisis
menggunakan instrumen SEM dan XRD, dan distribusi ukuran partikel dalam
endapannya menggunakan PSA (Suharso et al., 2010).
37
b. Pengujian pembentukan kristal CaSO4 dengan penambahan inhibitorkerak
Larutan pertumbuhan dibuat dari larutan 0,100 M CaCl2 dan larutan 0,100 M Na2SO4
dalam inhibitor campuran GK dengan konsentrasi perbandingan yang paling
optimum atau memiliki efektivitas terbesar. Campuran GK ditambahkan pada
masing-masing larutan hingga mencapai volume 200 mL, diletakan dalam magnetik
stirer dan diaduk menggunakan pengaduk magnet pada suhu 90 oC selama 15 menit.
Kemudian, kedua larutan tersebut dicampurkan dan diukur pH-nya. Setelah kedua
larutan tersebut dicampurkan, larutan dibagi ke dalam 8 botol plastik di mana setiap
botol berisi 50 mL larutan pertumbuhan. Larutan tersebut kemudian diletakan ke
dalam waterbath pada suhu 90oC. Pengamatan dilakukan selama dua jam, dan setiap
lima belas menit satu botol diambil untuk ditimbang berat kristal yang terbentuk
dengan cara menyaring larutan dalam botol tersebut menggunakan kertas saring,
dicuci dengan akuades, dan dikeringkan menggunakan oven pada suhu 105oC selama
3 jam.
Percobaan ini diulang dengan variasi konsentrasi larutan CaCl2 dan Na2SO4 sebesar
0,125 dan 0,150 M. Endapan yang terbentuk ditimbang, kemudian dipilih yang
paling efektif untuk dianalisis menggunakan SEM dan XRD, dan distribusi ukuran
partikel dalam endapannya menggunakan PSA (Suharso et al., 2010).
3. Analisa Data
Data yang diperoleh berupa jumlah endapan terhadap waktu dengan variasi
konsentrasi larutan pertumbuhan dan variasi konsentrasi inhibitor. Morfologi kerak
kalsium sulfat (CaSO4) sebelum atau sesudah penambahan inhibitor dianalisis
38
menggunakan SEM. Perubahan ukuran partikel CaSO4 sebelum atau sesudah
penambahan inhibitor dianalisis dengan PSA. Struktur kristal CaSO4 sebelum dan
sesudah penambahan inhibitor dianalisis dengan XRD.
Untuk mengetahui efektivitas inhibitor dalam menghambat laju pembentukan
endapan CaSO4 dapat menggunakan persamaan yang dikemukakan oleh Patel (1999)
sebagai berikut :
Efektivitas inhibitor (%) = 100 x Persamaan (1)
dimana :
Ca = konsentrasi CaSO4 setelah ditambahkan inhibitor saat kesetimbangan (g/L)
Cb = konsentrasi CaSO4 tanpa inhibitor saat kesetimbangan (g/L)
Cc = konsentrasi CaSO4 awal (g/L)
60
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka diperoleh kesimpulan sebagai
berikut:
1. Senyawa campuran ekstrak gambir dan kemenyan dapat digunakan
sebagai alternatif inhibitor kerak CaSO4. Hal ini terlihat dengan
menurunnya pertumbuhan kerak CaSO4 setelah ditambahkan campuran
ekstrak gambir dan kemenyan.
2. Ekstrak gambir dan kemenyan pada perbandingan konsentrasi campuran
5 : 9 sebagai inhibitor pembentukan kerak CaSO4 memiliki keefektifan
sebesar 28,71% pada larutan pertumbuhan 0,100 M.
3. Hasil pengamatan dengan PSA menunjukkan perubahan distribusi ukuran
partikel antara kerak CaSO4 tanpa penambahan inhibitor dan dengan
penambahan inhibitor campuran ekstrak gambir dan kemenyan. Pada
larutan pertumbuhan 0,100 M terjadi perubahan nilai mean dan median
dari 118,8 dan 119,6 nm menjadi 83,9 dan 82,1 nm, pada larutan
pertumbuhan 0,125 M dari 157,5 dan 156,0 nm menjadi 72,4 dan 67,6 nm
serta pada larutan pertumbuhan 0,150 M dari 146,1 dan 139,7 nm menjadi
126,0 dan 118,0 nm.
61
4. Hasil pengamatan dengan SEM menunjukkan perubahan yang signifikan
antara kerak CaSO4 tanpa penambahan inhibitor dan dengan penambahan
inhibitor campuran ekstrak gambir dan kemenyan. Morfologi kerak CaSO4
dengan penambahan inhibitor campuran ekstrak gambir dan kemenyan
memiliki ukuran lebih kecil dan pendek dibandingkan dengan morfologi
kerak CaSO4 tanpa penambahan inhibitor.
5. Hasil pengamatan dengan XRD menunjukkan perubahan struktur kristal
CaSO4. Analisis XRD menunjukkan penurunan intensitas pada beberapa
puncak difraksi 2θ yang artinya terjadi kerusakan struktur kristal CaSO4.
6. Campuran ekstrak gambir dan kemenyan dapat digunakan sebagai
inhibitor kerak CaSO4 yang ramah lingkungan (green inhibitor).
7. Apabila dibandingkan dengan ekstrak gambir, campuran ekstrak gambir
dan kemenyan memiliki efektivitas lebih rendah. Namun bila ditinjau dari
segi penyimpanan, campuran ekstrak gambir dan kemenyan dapat
disimpan lebih lama dibandingkan dengan ekstrak gambir, karena
kemenyan dapat memperlambat pertumbuhan jamur.
B. Saran
Untuk meningkatkan mutu penelitian yang telah dilakukan, maka penulis
memberikan saran yaitu sebagai berikut:
1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap kandungan ekstrak gambir
dan kemenyan sehingga dapat diketahui senyawa yang berperan dalam
menghambat pembentukan kerak CaSO4.
62
2. Perlu dilakukannya penelitian lebih lanjut terhadap kerak CaSO4 dengan
menggunakan inhibitor campuran ekstrak gambir dan kemenyan untuk
mengetahui mekanisme reaksi yang terjadi dalam menghambat
pembentukan kerak.
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR PUSTAKA
Al-Deffeeri, N. S. 2006. Heat transfer measurement as a criterion for performanceevaluation of scale inhibition in MSF plants in Kuwait. Desalination. vol.204. pp. 423-436.
Al-Sofi, M. A. K., T. Hamada, Y. Tanaka, dan A. A. Saad Saad. 1994. LaboratoryTesting of antiscalant Threshold Effectiveness. Presented in the SecondGulf Water Conference, Bahrain. Vol. I., pp. 66.
Amjad, Z. 1987. Kinetics of crystal growth of calcium sulfate dihydrate, Theinfluence of polymer composition, molecular weight, dan solution pH.Canadian Journal of Chemistry. Vol. 66., pp. 24.
Asnawati. 2001. Pengaruh Temperatur Terhadap Reaksi Fosfonat dalam InhibitorKerak pada Sumur Minyak. Jurnal ILMU DASAR. Vol. 2 (I), Hal. 20-26.
Brown, G. G. 1978. Unit Operation. Jhon Willey dan Sons. Tokyo.Cowan, J. C.dan D. J. Weintritt. 1976. Water-Formed Scale Deposit. Houston. Texas.Gulf Publishing Co. pp. 512-520.
Chen, Xu, Han, Su and Wu. 2015. Synthesis of Modified Polyaspartic Acid andEvaluation of its Scale Inhibition and Dispersion Capacity. Desalination.Vol. 358. pp. 42-48.
Chipley, J. R. 2005. Sodium Benzoate and Benzoic Acid, Di dalam. P. M.Davidson, J. N. Sofos, dan A. L. Branen (eds. ). Antimicrobials in Food 3rd
ed. CRC Press Taylor & Francis Group. Boca Raton. pp. 11-35.
Cowan, J. C., Weintritt, D. J. 1976. Water-Formed Scale Deposit. Houston. Texas.Gulf Publishing Co. pp. 96-104.
Cullity, B. D., 1987. Element of X-Ray Difraction. Addison-Wisley. PublishingCompany. Inc. New York. pp. 493-496.
Dewi, D.F., dan M. Ali. 2003. Penyisihan Fosfat dengan Proses Kristalisasidalam Reaktor Terfluidasi Menggunakan Media Pasir Silika. JurnalPurifikasi. Vol.4. No.4. 151-156.
64
Fardiaz, S., Suliantari dan R. Dewanti. 1988. Bahan Pengajaran : SenyawaAntimikroba. Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi. Institut PertanianBogor.
Foust, A. S. 1980. Principle of Unit Operation. Jhon Willey & Sons. New York.pp. 211-220.
Gabriel, B. 1985. SEM : A User’s Manual for Material Science. AmericanSociety for Metal. pp. 40.
Gill, J. S. 1999. A Novel Inhibitor For Scale Control in Water Desalination.Desalination. Vol. 124. pp. 43-50.
Hagerman, A. E. 2002. Condensed Tannin Structural Chemistry. Department ofChemistry and Biochemistry, Miami University, Oxford, OH 45056.
Halimahtuddahliana. 2003. Pencegahan Korosi dan Scale Pada Proses ProduksiMinyak Bumi. Laporan Penelitian Universitas Sumatera Utara. Medan.Hal. 1-8.
Hamed, A., Osman, M. A. Karim, Al-Sofi, M. Ghulam, Mustafa and A.G. Dalvi.1997. The Performance of Different Antiscalants in Multi-Stage FlashDistillers. Acquired Experience Symposium. Al-Jubail. 1558-1574.
Handayani, D., R. Ranova, H. Bobbi, A. Farlian, Almahdi, Arneti. 2004.Pengujian Efek Anti Feedan dari Ekstrak dan Fraksi Daun Gambir(Uncaria gambir Roxb) terhadap Hama Spedoptera litura Fab.(Lepidoptera; Noctuide). Seminar Nasional Tumbuhan Tanaman ObatIndonesia XXVI. Padang. 7-8 September 2004.
Hasson, D., and R. Semiat. 2005. Scale Control in Saline and Wastewater.Desalination. Israel Journal of Chemistry. Vol. 46. pp. 97-104.
Heyne, K. 1950. Tumbuhan Berguna Indonesia. Vol. I-IV. Terjemahan. BadanPenelitian dan Pengembangan Kehutanan. Jakarta. Hal. 2121-2140.
Hutapea, J. R. 1994. Inventaris Tanaman Obat Indonesia. Jilid III. DepartemenKesehatan RI dan Badan Penelitian & Pengembangan Kesehatan. Jakarta.Hal. 368-369.
Kemmer, F. N. 1979. The Nalco Water Hand Book. Nalco Chemical Co. McGraw Hill Book CO. New York, 20. pp. 1-19.
Khopkar, S. M. 2001. Konsep Dasar Kimia Analitik. UI Press. Jakarta. Hal.194-196.
65
Lestari, D. E. 2000. Penelusuran Unsur Pembentuk Kerak pada Sistem PendinginSekunder Reaktor GA Siwabessy dengan Metoda Analisis AktivasiNeutron (AAN). Prosiding Hasil Penelitian P2TRR. Hal. 115-121.
Lestari, D. E., G. R. Sunaryo, Y. E. Yulianto, S. Alibasyah, dan S. B. Utomo2004. Kimia Air Reaktor Riset G.A.Siwabessy. Makalah PenelitianP2TRR dan P2TKN BATAN. Serpong.
Lestari, D. E. 2008. Kimia Air. Pelatihan Operator dan Supervisor Reaktor Riset.Pusat Pendidikan dan Pelatihan BATAN. Serpong. Hal. 95-104.
Liu, Dong, Li, Hui and Ledion. 2012. Comparative Performance ofPolypoxysuccinic Acid and Polyaspartic Acid on Scaling Inhibition byStatic and Rapid Controlled Precipitation Methods. Desalination. Vol.304. pp 1-10.
Maley, M. 1999. Inhibition of Calcite Nucleation and Growth Using Phoshonate.Thesis Curtin University of Technology Western Australia. Australia.pp. 43.
Martinod, A. C. 2008. An Integrated Study of CaCO3 Formation and Inhibition.Submitted in accordance with the requirement for the degree of Doctor ofPhilosophy. The University of Leeds School of Mechanical Engineering.
Merdhah, A. B. B. and Yassin, A. A. M., 2007. Barium Sulfate Scale Formationin Oil Reservoir During Water Injection at High-Barium FormationWater. Journal of A Hallied Sciences. 7 (17), pp. 2393-2403.
Miftahudin. 2012. Efek Penambahan Senyawa Ekstrak Daun Belimbing Wuluhdan NALCO 72990 sebagai Inhibitor Kerak Kalsium Sulfat (CaSO4)(Skripsi Tidak Diterbitkan). Lampung : Jurusan Kimia FMIPA UniversitasLampung.
Nazir, M. 2000. Gambir : Budidaya, Pengolahan dan Prospek Diversifikasinya.Yayasan Hutanku, Padang .
Nunn, R. G. 1997. Water Treatment Essentials for Boiler Plant Operation. McGraw Hill. New York. pp. 200-205.
Patel, S., Finan, M. A. 1999. New antifoulants for deposit control in MSFand MED plants. Elsevier Science B. V. Desalination 124. pp. 63-74.
Patton, C. 1981. Oilfield Water System. 2 ed. Cambeel Petroleum Series.Oklahoma. pp. 49-79.
66
Purnawan, C., Wibowo, A. H., dan Samiyatun. 2012. Kajian Ikatan HidrogenDan Kristalinitas Kitosan Dalam Proses Adsorbsi Ion Logam Perak (Ag).Jurusan Kimia FMIPA Universitas Sebelas Maret. Surakarta.
Prananto, Y. P. 2009. Synthesis and Structure of Metal Complexes andCoordination Polymers of 3-Pyrazol-1-yl Based Ligands. MSc Thesis.Monash University Australia.
Saito, T. 1996. Buku Teks Kimia Anorganik Online. Alih Bahasa oleh Ismunandar.Diakses melalui www.google.com pada tanggal 27 Januari 2009 pukul15.00 WIB.
Salimin, Z., dan Gunandjar. 2007. Penggunaan EDTA sebagai PencegahTimbulnya Kerak pada Evaporasi Limbah Radioaktif Cair. Prosiding PPI– PDIPTN. Pustek Akselerator dan Proses Bahan – BATAN. Yogyakarta.
Salisburry dan Ross, 1995. Fisiologi Tumbuhan Terjemahan. Jilid III. PenerbitITB Bandung. Hal. 312-313.
Sastrohamidjojo, H. 1991. Spektroskopi. Liberty Yogyakarta, Yogyakarta.
Senthilmurugan, B., Ghosh, B., Kundhu, S.S., Haroun, M., Kameshwari, B. 2010.Maleic Acid based Scale Inhibitors for Calcium Sulphate Scale Inhibitionin high Temperature Application. Journal of Petroleum Science andEngineering. Vol. 75. pp 189-198.
Sikiric´, M.D. and H.F. Milhofer. 2006. The Influence of Surface ActiveMolecules on the Crystallization of Biominerals in Solution. Advances inColloid and Interface Science. 128-130: 135–158.
Sitompul, V. 2012. Spektrofotometri Infra Merah Diakses melalui http ://vsitompul.blogspot.com/2012/04 pada tanggal 14 Juli 2015 Pukul 08.48WIB.
Stahl, E., 1985. Analisis Obat Secara Kromatografi dan Mikroskopi. ITBBandung. Hal. 3-17. 200-205.
Suharso. 2007. Effect of Sodium Dodecylbenzenesulfonic Acid (SDBS) on theGrowth Rate and Morphology of Borax Crystal. Indonesian Journal ofChemistry. 7 (1): 5 – 9.
Suharso. 2004. Effect of Sodium Lauryl Sulphate (SLS) on Growth Rate andMorphology of Borax Crystals. Jurnal Sains & Teknologi. 10(3): 165-172.
Suharso, Buhani, and L. Aprilia. 2014. Influence of Calix[4]arene DerivedCompound on Calcium Sulphate Scale Formation. Asian Journal ofChemistry. 26(18): 6155-6158.
67
Suharso, Buhani, S. Bahri, and T. Endaryanto. 2010. The Use of Gambier Extractsfrom West Sumatra as a Green Inhibitor of Calcium Sulfate (CaSO4) ScaleFormation. Asian Journal Research Chemistry. Vol. 3(1). pp. 183-187.
Suharso, Buhani, and Tati Suhartati. 2009. Peranan C-Metil-4,10,16,22-Tetrametoksi Caliks[4]Arena Sebagai Inhibitor Pembentukan KerakKalsium Karbonat (CaCO3). Indo. J. Chem., 9 (2). Hal. 206-210.
Suharso dan Buhani. 2012. Penanggulangan Kerak. Lembaga PenelitianUniversitas Lampung. Lampung. Hal. 21-97.
Suparwaty. 2016. Pengaruh Penggunaan Kemenyan (Styrax Benzoin Dryand)sebagai Inhibitor Pembentukan Kerak Kalsium Sulfat (CaSO4) (TesisTidak Diterbitkan). Lampung : Jurusan Kimia FMIPA UniversitasLampung.
Supratman, U. 2010. Eqiulibrium Penentuan Senyawa Organik. PadjajaranBandung. Hal. 102-108.
Suryana, A., Ngadiwiyana, dan Ismiyarta. 2008. Sintesis Metil Sinamat dariSinamaldehida dan Uji Aktivitas Sebagai Bahan Aktif Tabir Surya. KimiaOrganik-Jurusan Kimia Universitas Diponegoro. Semarang. Hal. 6.
Svehla, G. 1990. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro.Alih Bahasa oleh L. Setiono dan A. H. Pudjaatmaka. PT Kalman MediaPustaka. Jakarta. Hal. 415-420.
Tjitrosoepomo, G. 1994. Taksonomi Tumbuhan Obat-Obatan. Cetakan I. GajahMada University Press. Yogyakarta. Hal. 217-222.
Ulfa, R. 2010. Studi Penggunaan Senyawa Ekstrak Gambir dan TDMACMKRsebagai Inhibitor Pembentukan Kerak Kalsium Sulfat (CaSO4) denganMetode Unseeded (Skripsi Tidak Diterbitkan). Lampung : Jurusan KimiaFMIPA Universitas Lampung.
Warastri, A. W. 2007. Kemenyan, getah magis yang dulu Senilai Emas. Kompas,13 April 2007. Hal 5.
Webb, P. A. 2002. Interpretation of Particle Size Reported by DifferentAnalytical Technique Diakses melalui www.micromeristics.com padatanggal 4 Maret 2016 Pukul 10.00 WIB.
Weijnen, M. P. C., W. G. J. Marchee dan G. M. Van Rosmalen. 1983. AQuantification of The Effectiveness of an Inhibitor on The Growth Processof a Scalant. Desalination. Vol. 47. pp. 81-92.
68
Zeiher, E.H.K., Bosco H, and Williams K. D. 2003. Novel Antiscalant DosingControl. Elsevier Science B.V. Desalination 157. 209-216.
Zeijlstra, F. Z. N. 1943. Sirih, Pinang dan Gambir. Dalam C. J.J. Van Hall en C.Van de Koppel (Eds). Landbouw in Indische Archipel, W. Van Hoeve’s,Gravenhage.
