EFEK PENAMBAHAN EKSTRAK GAMBIR ( Uncaria gambier Roxb),

KEMENYAN PUTIH ( Styrx benzoin Dryand), DAN ADITIF GOLONGAN

KARBOKSILAT SEBAGAI INHIBITOR PEMBENTUKAN KERAK

KALSIUM KARBONAT (CaCO3)

(Skripsi)

Oleh

Siti Aisah

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2016

ABSTRACK

ADDITIONAL EFFECT OF GAMBIER ( Uncaria gambier Roxb), WHITE

BENZOIN ( Styrx benzoin Dryand), AND ADDITIVE CARBOXYLIC

GROUP EXTRACT AS INHIBITORS OF CALCIUM CARBONATE

(CaCO3) SCALE FORMATION

By

Siti Aisah

In this research, it has been conducted the addition of inhibitor gambier, white

benzoin, citric acid, and benzoic acid extracts on the calcium carbonate (CaCO3)

scale without the addition of crystals seed (unseeded experiment). The growth

solution of CaCO3 used in 0,050; 0,075; 0,100 and 0,125 M were interacted to the

mixture of inhibitor with concentration 0-350 ppm. Additional of gambier

inhibitor that were combinated with white benzoin, benzoic acid, and citric acid

has tied up the growth of CaCO3 crystal run at 8-64%. Qualitative analysis used

scanning electron microscopy (SEM) has showed the surface morphology of

CaCO3 scale with inhibitor is smaller and broken than without the addition of

inhibitor while Quantitative analysis used particle size analyzer (PSA) has

showed the particle size distribution of CaCO3 scale is smaller than without the

addition of inhibitor based on an average 2,043 µm and the middle value 0,396

µm. Gambier Inhibitor with the addition of white benzoin;benzoic acid; citric acid

has the endurance to microorganism as fungi for 3 months.

Keywords: Additive Carboxylate group, CaCO3, gambier, Inhibitor, white

benzoin

ABSTRAK

EFEK PENAMBAHAN EKSTRAK GAMBIR ( Uncaria gambier Roxb),

KEMENYAN PUTIH ( Styrx benzoin Dryand), DAN ADITIF GOLONGAN

KARBOKSILAT SEBAGAI INHIBITOR PEMBENTUKAN KERAK

KALSIUM KARBONAT (CaCO3)

Oleh

Siti Aisah

Dalam penelitian ini telah dilakukan penambahan inhibitor ekstrak gambir,

kemenyan putih, asam benzoat, dan asam sitrat pada kerak CaCO3 menggunakan

metode tanpa penambahan bibit kristal (unseeded experiment). Larutan

pertumbuhan CaCO3 yang dipergunakan sebesar 0,050; 0,075; 0,100 dan 0,125 M

diinteraksikan dengan inhibitor campuran konsentrasi 0-350 ppm. Penambahan

inhibitor gambir yang dikombinasikan dengan kemenyan putih, asam benzoat, dan

asam sitrat mampu menghambat pertumbuhan kristal CaCO3 sebesar 8-64%.

Analisis kualitatif menggunakan scanning electron microscopy (SEM)

menunjukkan bahwa morfologi permukaan kerak CaCO3 dengan inhibitor lebih

kecil dan rusak dibandingkan tanpa penambahan inhibitor sedangkan analisis

kuantitatif menggunakan particle size analyzer (PSA) menunjukkan bahwa

distribusi ukuran partikel kerak CaCO3 menjadi lebih kecil dengan adanya

penambahan inhibitor berdasarkan nilai rata-rata yaitu sebesar 2,043 µm dan nilai

tengah sebesar 0,396 µm. Inhibitor gambir dengan penambahan kemenyan putih;

asam benzoat; asam sitrat memiliki ketahanan terhadap mikroorganisme seperti

jamur selama 3 bulan.

Kata kunci: aditif golongan karboksilat, CaCO3, gambir, inhibitor, kemenyan

putih.

EFEK PENAMBAHAN EKSTRAK GAMBIR ( Uncaria gambier Roxb),

KEMENYAN PUTIH ( Styrx benzoin Dryand), DAN ADITIF GOLONGAN

KARBOKSILAT SEBAGAI INHIBITOR PEMBENTUKAN KERAK

KALSIUM KARBONAT (CaCO3)

Oleh

Siti Aisah

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar

SARJANA SAINS

Pada

Jurusan Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Lampung

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS LAMPUNG

2016

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Margoyoso Kabupaten Tanggamus pada

tanggal 28 Februari 1993, merupakan anak bungsu dari lima

bersaudara dari pasangan Bapak Subiyanto dan Ibu Suginem.

Penulis menyelesaikan pendidikan di SD Negeri 01 Banding

Agung pada tahun 2004, SMP Negeri 01 Talang Padang pada tahun 2007, dan

MA AL-Muhsin Metro pada tahun 2011. Penulis terdaftar sebagai mahasiswi di

Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas

Lampung pada tahun 2012 melalui jalur ujian tertulis Seleksi Nasional Masuk

Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN).

Selama menjadi mahasiswa kimia, penulis pernah menjadi asisten praktikum

Kimia Anorganik 1 dan 2 Jurusan Kimia FMIPA. Penulis pernah mendapatkan

beasiswa BBM pada tahun 2014 dan 2015. Penulis juga aktif dalam organisasi

BEM FMIPA 2012-2014 sebagai anggota, ROIS FMIPA 2012-2014 sebagai

anggota kesekretariatan, UKM Penelitian UNILA 2012-2013 sebagai anggota,

Himpunan Mahasiswa Kimia (HIMAKI) FMIPA pada tahun 2012-2015 sebagai

sekertaris bidang kaderisasi dan pengembangan organisasi. Tahun 2014 penulis

telah menyelesaikan praktik kerja lapangan yang berjudul Efek Penambahan

Ekstrak Gambir ( Uncaria gambier Roxb), Kemenyan Putih ( Styrx benzoin

Dryand), Dan Aditif Golongan Karboksilat Sebagai Inhibitor Pembentukan Kerak

Kalsium Karbonat (CaCO3) di Laboratorim Kimia Anorganik Jurusan Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung. Penulis

melaksanakan kegiatan KKN (Kuliah Kerja Nyata) di Lambu Kibang Kabupaten

Tulang Bawang Barat pada bulan juli-september 2015.

MOTTO

Semua manusia terlahir BODOH, Anugrah KECERDASAN hanya bagi mereka yang

mau BELAJAR (Bapakku Subiyanto).

Bermimpilah setinggi langit, jika kau tak sampai memetik bintang-

bintang setidaknya kau jatuh diantara awan-awan.

Segala sesuatu tampak indah karena belum kita miliki, kita hanya perlu bersyukur

{Maka nikmat Tuhanmu yang manakah yang kamu dustakan? (Qs ar-rahman:13)}.

Be unique what you fell.

Sukses adalah 99% kerja keras dan 1% jenius, karena proses takkan

pernah mengkhianati hasil.

Keberuntungan bukan datang begitu saja, karena keberuntungan adalah kesiapan bertemu dengan

kesempatan.

(Siti Aisah)

Segala Puji dan Syukur Kepada Allah SWT

Kupersembahkan Karya Kecilku ini

Teruntuk

Bapak dan mamakku tersayang

yang senantiasa memberikan kasih sayang,

perhatian, dukungan, kerja keras dan motivasi,

serta selalu mendoakan keberhasilanku

Seluruh keluarga besar dan mbk dan mamasku tercinta yang selalu mendoaakan keberhasilanku

Prof Suharso dan seluruh Dosen Pengajar yang telah membimbingku sampai menyelesaikan pendidikan sarjana selama 4 tahun ini

Sahabat dan teman-temanku yang selalu berbagi kebahagiaan

Almamater tercinta Universitas Lampung

SANWACANA

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan segala bentuk rahmat,

hidayah dan ridho-Nya yang tak bertepi. Shalawat serta salam teruntuk Nabi

Muhammad SAW. Berbekal pengetahuan dan pengalaman yang telah diperoleh,

penulis mampu menyelesaikan skripsi yang berjudul

’’ EFEK PENAMBAHAN EKSTRAK GAMBIR ( Uncaria gambier Roxb),

KEMENYAN PUTIH ( Styrx benzoin Dryand), DAN ADITIF GOLONGAN

KARBOKSILAT SEBAGAI INHIBITOR PEMBENTUKAN KERAK

KALSIUM KARBONAT (CaCO3)”

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Jurusan

Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung.

Dengan segenap jiwa yang dilandasi dengan ketulusan hati, penulis mengucapkan

terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Prof. Suharso, Ph. D selaku Dosen Pembimbing Utama penelitian yang

telah bersedia membimbing penulis; memberikan saran dan kritik serta

motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

2. Ibu Prof. Dr. Buhani, M.Si selaku pembimbing kedua atas segala bimbingan,

bantuan, saran, serta motivasinya yang sangat berarti bagi penulis selama

penelitian hingga selesainya skripsi ini.

3. Ibu Dr. Mita Rilyanti, M.Si. selaku pembahas atas segala arahan, saran dan

kritik, ilmu serta motivasinya dalam penulisan skripsi ini.

4. Ibu Dr. Noviany, M.Si. sebagai pembimbing akademik atas bimbingan,

nasehat, dan motivasi yang telah diberikan kepada penulis.

5. Bapak Dr. Suripto Dwi Yuwono, M.T. selaku Ketua Jurusan Kimia Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung atas segala

bimbingan dan motivasi yang telah diberikan kepada penulis.

6. Bapak Prof. Dr. Warsito, DEA. selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu

pengetahuan Alam Universitas Lampung.

7. Seluruh Dosen Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam, Universitas Lampung atas ilmu, bimbingan, dan perhatian yang telah

diberikan kepada penulis.

8. Seluruh civitas akademik Jurusan Kimia FMIPA Universitas Lampung yang

telah memberikan bantuan serta dukungan kepada penulis.

9. Kedua Orang Tua Penulis Bapak Subiyanto dan Ibu Suginem tercinta yang

telah memberikan limpahan kasih sayang kepada penulis. Bapak mamak

terimakasih banyak atas semua doa yang tak henti-hentinya, perjuangan,

keringat, nasehat, semangat, motivasi, air mata, dukungan dan segalanya yang

telah diberikan kepada penulis, semoga Allah SWT senantiasa memberikan

kesehatan, menjaga dan melindungi kalian. Amin ya Allah

10. Untuk Mbak Mah, Mbak Kot, Mas Moh, dan Mbk Uah terimakasih banyak

atas segala doa, motivasi, dukungan, nasehat dan saran mbk dan mamas

selama ini. Aku sayang kalian semoga Allah selalu memberikan kesehatan dan

kebahagiaan kepada kalian.

11. Untuk teman seperjuangan Anorganik Nila, Anwar, dan Reno serta mbk Meli

yang memberi banyak masukan dalam penelitian.

12. Untuk Dela, Yunsi, Ningrum, Nila, Atma, dan Indry teman bersama berbagi

cerita, kebahagian, dan petualangan.

13. Untuk Fenti teman berbagi cerita spesial.

14. Untuk teman di Laboratorium Kimia Anorganik/Fisik Sukamto, Imah, Ana,

Rifki, Indah, Adi, Jean, Murni, dan Feby yang telah bersama dan membantu

penelitian penulis.

15. Untuk teman di Laboratorium Biopolimer Sofiyan, Arya, dan Edi.

16. Untuk teman di Laboratorium Organik Ajeng, Arif, Yepi, Dona, Radius, Ismi,

Tadzkia, Susy, dan Tiara.

17. Untuk teman di Laboratorium Biomassa Tri, Dewi, Riandra, Rio, Atma, Elsa,

Deri, dan Intan.

18. Untuk teman di Laboratorium Analitik Dwi, Ulfatun, Eka, Febita, Zubaidi,

Welda, Wiwin, Adam, Adit, dan Debi.

19. Untuk teman di Laboratorium Biokimia Ayu Imani, Fifi, Meta, Putri, Syathira,

Ruwaida, Erlita, Maria Ulfa, Diani, dan Rizal.

20. Untuk teman di Laboratorium Polimer Debo, Ruli, dan Ferdinan.

21. Untuk teman KKN Windi (FT), Alfi (FMIPA), Wuri (FISIP), Abang Yudi

(FEB), Yefta (FMIPA), dan Toat (FISIP) yang telah bersama dan berbagi

selama dua bulan.

22. Seluruh karyawan/karyawati Jurusan Kimia, Mba Nora, Pak Gani, Bunda

(Instrument), Mba Liza (Zat), Uni Kidas, mbak Tri, Om Udin, Mas Nomo, Pa

Man, atas bimbingan dan perhatian yang telah diberikan kepada penulis.

23. Keluarga besar Al-Muhsin yang telah memberi banyak bimbingan Agama.

24. Untuk Firstya Lutviani, Ena, Nurul, Indri, Fahmi, Mbak Tami, Mbak Asni,

Firjatillah, Diana, Uput, Maya, Mei, Azizah, Pipin, Ana, Aldila, Hanifah,

Romza, Naqib, Anis, Akti, Rifka, Novia, Eni, Fatimah, Husnul, Hasna,

Medhika, Titoh, Ima, Kamalia, Fajriah, Like, Khodijah, Umi, Mar’ah, dan

Nora.

25. Semua Pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang tulus dan ikhlas

memberikan bantuan moril dan materi kepada penulis.

Akhir kata, penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan,

akan tetapi sedikit harapan semoga skripsi yang sederhana ini dapat berguna dan

bermanfaat bagi kita semua. Amiin.

Bandar lampung, Oktober 2016

Penulis

Siti Aisah

i

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI .......................................................................................... i

DAFTAR GAMBAR ............................................................................. iv

DAFTAR TABEL ................................................................................. vi

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ................................................................................ 1

B. Tujuan Penelitian ............................................................................. 4

C. Manfaat Penelitian ........................................................................... 5

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Proses Pengendapan Senyawa Anorganik pada Peralatan Industri 6

B. Kerak ............................................................................................ 6

C. Kalsium Karbonat (CaCO3) .......................................................... 8

D. Faktor Pembentuk Kristal............................................................. 13

1. Kristalisasi .................................................................................. 13

2. Kelarutan Endapan ..................................................................... 14

3. Derajat Lewat-Jenuh (Supersaturasi) .......................................... 16

E. Metode Pencegahan Terbentuknya Kerak CaCO3 ........................ 19

1. Pengendalian pH ......................................................................... 19

2. Pelunakan dan Pembebasan Mineral Air ................................... 20

3. Penggunaan Inhibitor Kerak ....................................................... 21

F. Tanaman Gambir dan Kandungannya .......................................... 24

G. Asam Tanat ................................................................................... 26

H. Tanaman Kemenyan Putih dan Kandungannya ............................. 27

ii

I. Asam Sitrat ....................................................................................... 29

J. Asam Benzoat ................................................................................... 30

K. Analisis Menggunakan Unseeded Experiment, SEM, dan PSA ..... 30

1. Unseeded Experiment ................................................................ 31

2. Instrumentasi SEM ................................................................... 31

3. Instrumentasi PSA (Sedigraf) .................................................... 32

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................ 35

B. Alat dan Bahan ............................................................................... 35

C. Prosedur Penelitian ......................................................................... 36

1. Pembutan Variasi Inhibitor ....................................................... 36

a. Pembuatan Inhibitor Ekstrak Gambir dan Kemenyan Putih . 36

b. Pembuatan Inhibitor Ekstrak Gambir: Kemenyan Putih: Asam

Benzoat: Asam Sitrat............................................................. 37

2. Pengujian Inhibitor dalam Menghambat Pertumbuhan Kristal

CaCO3 ....................................................................................... 37

a. Penentuan Laju Pertumbuhan CaCO3 Tanpa Inhibitor Pada

Konsentrasi Larutan Pertumbuhan yang Berbeda dengan

Metode Unseeded Experiment .............................................. 38

b. Penentuan Laju Pertumbuhan CaCO3 Tanpa Inhibitor Pada

Konsentrasi Larutan Pertumbuhan yang Berbeda dengan

Metode Unseeded Experiment ............................................. 39

3. Analisis Data .................................................................................. 40

4. Uji Ketahanan Ekstrak Inhibitor ..................................................... 40

IV. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

A. Analisis Gambir dan Kemenyan Putih Menggunakan

Spektrofotometer Infra Merah (IR) ........................................................ 41

B. Penentuan Laju Pertumbuhan CaCO3 Tanpa Penambahan Inhibitor

dengan Metode Unseeded Experiment ................................................. 44

C. Penentuan Laju Pertumbuhan Kerak CaCO3 dengan Penambahan

Inhibitor Menggunakan Metode Unseeded Experiment ........................ 45

1. Inhibitor Ekstrak Gambir dan Kemenyan Putih .......................... 46

2. Inhibitor Ekstrak Gambir: Kemenyan Putih: Asam Benzoat: Asam

Sitrat ........................................................................................... 49

D. Analisis Distribusi Ukuran Partikel CaCO3 dengan PSA ........................ 53

E. Analisis Morfologi Permukaan Kerak CaCO3 Menggunakan SEM ... 55

F. Uji Ketahanan Ekstrak Inhibitor ............................................................ 57

iii

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan ........................................................................................ 60

B. Saran ............................................................................................... 61

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Skema Umum Mekanisme Pembentukan Deposit Kerak Air ..... 12

2. Tahapan Kristalisasi .................................................................... 12

3. Diagram Hubungan Temperatur-Konsentrasi dalam Proses

Kristalisasi ................................................................................... 16

4. Reaksi Hidrolisis Polifosfat......................................................... 23

5. Gambir......................................................................................... 25

6. Struktur Asam Tanat ................................................................... 27

7. Kemenyan Putih .......................................................................... 28

8. Skema Bagan SEM ..................................................................... 32

9. Diagram Proses Fraksinasi Massa dalam Sedigraf ..................... 34

10. Spektrum IR (A) Gambir dan (B) Kemenyan Putih.................... 41

11. Grafik Laju Pertumbuhan Kerak CaCO3 Tanpa Inhibitor .......... 45

12. Laju Pertumbuhan CaCO3 pada Konsentrasi Inhibitor Gambir dengan

Penambahan Kemenyan Putih 350 ppm dalam Variasi Larutan

Pertumbuhan CaCO3 (A) 0,050; (B) 0,075; (C) 0,100; dan

(D) 0,125 M ................................................................................. 48

v

13. Laju Pertumbuhan CaCO3 Pada Larutan Pertumbuhan 0,100 M

dengan Konsentrasi Inhibitor 150 ppm ....................................... 49

14. Grafik Laju Pertumbuhan Kerak CaCO3 dengan Variasi Konsentrasi

Inhibitor Gambir, Kemenyan Putih, Asam Benzoat, dan Asam Sitrat

(A) 350 ppm (B) 250 ppm pada Larutan Pertumbuhan 0,050 M 51

15. Grafik Laju Pertumbuhan Kerak CaCO3 dengan Variasi Konsentrasi

Inhibitor Gambir, Kemenyan Putih, Asam Benzoat, dan Asam Sitrat

(A) 350 ppm (B) 250 ppm pada Larutan Pertumbuhan 0,075 M 52

16. Grafik Laju Pertumbuhan Kerak CaCO3 dengan Variasi Konsentrasi

Inhibitor Gambir, Kemenyan Putih, Asam Benzoat, dan Asam Sitrat

(A) 350 ppm (B) 250 ppm pada Larutan Pertumbuhan 0,100 M 52

17. Grafik Laju Pertumbuhan Kerak CaCO3 dengan Variasi Konsentrasi

Inhibitor Gambir, Kemenyan Putih, Asam Benzoat, dan Asam Sitrat

(A) 350 ppm (B) 250 ppm pada Larutan Pertumbuhan 0,125 M 52

18. Grafik Distribusi Ukuran Partikel Kerak CaCO3 0,050 M Tanpa

Penambahan dan Dengan Penambahan Inhibitor Gambir: Kemenyan

Putih Asam Benzoat: Asam Sitrat (9:11:9:9) 350 ppm ............... 54

19. Morfologi Kerak CaCO3 Pada Konsentrasi 0,050 M (A) Tanpa

Penambahan dan (B) Dengan Penambahan Inhibitor 350 ppm

Perbesaran 1000 X ................................................................. 56

20. Ketahanan Ekstrak Inhibitor (A) Gambir, (B) Gambir: Kemenyan

Putih, dan (C) Gambir: Kemenyan Putih: Asam Benzoat: Asam

Sitrat .................................................................................... 58

vi

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Nilai Supersaturasi (s) pada Beberapa Tingkat Kesadahan

dan pH pada Suhu 25°C ................................................................ 10

2. Gugus-Gugus Fungsi Pada Hasil IR Gambir dan Kemenyan

Putih ............................................................................................. 43

3. Data % Efektivitas Ekstrak Inhibitor Gambir dengan Penambahan

Kemenyan Putih Pada Larutan Pertumbuhan CaCO3 .................. 49

4. Data % Efektivitas Inhibitor Ekstrak Gambir dengan Penambahan

Kemenyan Putih, Asam Benzoat, dan Asam Sitrat Pada Larutan

Pertumbuhan CaCO3 ................................................................... 53

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Banyak permasalahan yang terjadi di dalam dunia perindustrian, salah satu

masalah serius yang ditimbulkan adalah proses pengerakan (scaling). Proses

pengerakan ini umumnya dijumpai pada peralatan industri gas, minyak, industri

yang melibatkan proses destilasi, industri yang menggunakan ketel, serta industri

kimia (Badr dan Yassin, 2007; Lestari, 2004). Pengerakan juga dapat terjadi pada

alat-alat seperti pendingin, penukar panas, dan kondensor (Jamaialahmadih and

Muller-Steinhagen, 2007). Dalam industri perminyakan kerak dapat ditemukan

pada lubang sumur, rangkaian pompa dalam sumur, flow line, mulut pipa,

separator, tangki, dan peralatan produksi lainnya (Syahri dan Sugiharto, 2008).

Perusahan minyak di Indonesia (Pertamina, Tbk) menghabiskan sekitar 6-7 juta

dolar untuk mengganti pipa pada bagian geotermal setiap 10 tahun sekali hanya

untuk mengatasi masalah kerak (Suharso et al., 2010).

Proses pengerakan merupakan proses alami yang terjadi karena reaksi kimia

antara senyawa-senyawa anorganik pembentuk kerak yang terdapat dalam air

(Weijnen et al.,1983 and Maley, 1999). Senyawa dengan unsur alkalin, kalsium,

klorida, sulfat, nitrat, besi, seng, tembaga, fosfat, dan aluminium merupakan

2

senyawa yang sering menyebabkan terjadinya proses pengerakan. Faktor lain

yang dapat menyebabkan pengerakan adalah kondisi lewat jenuh, laju alir,

temperatur, dan adanya pengotor serta aditif (Muryanto et al., 2012). Apabila

senyawa-senyawa pembentuk kerak tersebut terdapat di dalam air dengan jumlah

yang melebihi kelarutannya dalam keadaan kesetimbangan, maka dapat

memperkecil diameter dan memperlambat aliran fluida pada sistem saluran pipa.

Terganggunya aliran fluida menyebabkan perpindahan panas terhambat dan

apabila tidak segera diatasi akan terjadi overheating yang akan menurunkan

efisiensi. Selain itu, tekanan pada pipa juga meningkat sehingga kemungkinan

pipa akan rusak dan pecah (Asnawati, 2001).

Metode untuk mengontrol pembentukan kerak telah banyak dilakukan, seperti

pelunakan dan pembebasan mineral, akan tetapi cara ini kurang efektif karena

penggunaan air bebas mineral dalam industri membutuhkan biaya yang cukup

besar (Halimatuddahliana, 2003). Metode lain yang biasa digunakan yakni dengan

mengendalikan pH larutan. Rentang pH yang efektif untuk mencegah

pengendapan kerak adalah 6,5 sampai 8,0. Namun menghilangkan kerak

menggunakan asam dengan konsentrasi tinggi juga kurang efektif karena dapat

meningkatkan laju korosi dan konduktivitas serta penanganannya cukup

berbahaya (Lestari, 2008).

Metode yang paling efektif untuk menghambat laju pertumbuhan kerak yang

sedang dikembangkan adalah dengan menginjeksikan bahan-bahan kimia

pencegah kerak (scale inhibitor) ke dalam air formasi (Cowan, 1976). Metode

3

pencegahan pembentukan kerak dengan inhibitor terus dikembangkan karena

lebih efektif, murah, dan aman. Menurut penelitian yang telah dilakukan

sebelumnya bahwa asam tanat (tannin) yang terdapat pada tanaman seperti kulit

buah manggis dengan kandungan tannin sebesar 16,8% mampu menghambat laju

pertumbuhan kerak CaCO3 (Antika, 2015). Selain itu, Hamdona dan Hamza

(2009) menggunakan asam turunan ortofosfat dan polifosfat sebagai inhibitor

CaSO4 dan memanfaatkan etilendiamintetraasetat sebagai inhibitor pertumbuhan

deposit CaSO4. Aditif yang efektif dengan konsentrasi yang sangat kecil dalam

satuan ppm teradsorbsi ke dalam inti untuk memperlambat pertumbuhan kristal

dengan cara menggantikan SO42-

dan mengikat Ca2+

(Suharso dan Buhani, 2011).

Pada penelitian ini senyawa yang digunakan sebagai inhibitor adalah ekstrak

gambir karena gambir memiliki kandungan tannin yang cukup tinggi yaitu

mencapai 70% dan mengandung senyawa lain seperti katekin, kuersetin, floresin,

lilin, dan lemak (Bakhtiar, 1991; Suherdi, 1991). Selain itu, penelitian yang telah

dilakukan sebelumnya oleh Oktaviani (2012), gambir dinyatakan memiliki

efektifitas yang cukup tinggi untuk dijadikan inhibitor penghambat kerak CaCO3,

akan tetapi ekstrak gambir tidak dapat disimpan dalam jangka waktu lebih dari

satu bulan. Oleh karena itu pada penelitian ini ekstrak gambir akan

dikombinasikan dengan ekstrak kemenyan putih yang memiliki kandungan asam

benzoat 2-3 % (Sthal, 1985) sehingga mampu dijadikan sebagai pengawet alami

sekaligus mampu bekerja sebagai inhibitor untuk menghambat pertumbuhan

kerak. Pada penelitian ini dipergunakan juga senyawa aditif golongan karboksilat

untuk meningkatkan nilai efektifitas inhibitor dalam mencegah pertumbuhan

4

kerak. Senyawa yang dipergunakan yakni asam benzoat dan asam sitrat karena

mampu memperkecil ukuran kristal (Suharso dan Buhani, 2011), harganya

terjangkau, dan mudah ditemukan di pasaran.

Efektifitas inhibitor ekstrak gambir, kemenyan putih, dan senyawa aditif

golongan karboksilat dalam menghambat pertumbuhan kerak CaCO3 dengan

metode unseeded experiment akan diketahui berdasarkan analisis data. Sedangkan

analisis morfologi CaCO3 menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM)

dan distribusi ukuran partikelnya akan diukur menggunakan Particle Size

Analyzer (PSA).

B. TUJUAN PENELITIAN

Adapun tujuan dilakukannya penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Mempelajari pengaruh penambahan ekstrak gambir, kemenyan putih, dan

aditif golongan karboksilat sebagai inhibitor kerak CaCO3 pada

konsentrasi yang berbeda.

2. Mengetahui efektifitas ekstrak gambir, kemenyan putih, dan aditif

golongan karboksilat sebagai inhibitor kerak CaCO3 dengan metode

unseeded experiment melalui analisis data dan karakterisasi menggunakan

SEM dan PSA.

5

C. MANFAAT PENELITIAN

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai kemampuan dari

ekstrak gambir, kemenyan putih, dan aditif golongan karboksilat dalam

menghambat pertumbuhan kerak CaCO3 yang kemudian mampu dikembangkan

untuk memperoleh inhibitor kerak yang lebih efektif serta dapat mencegah

pertumbuhan kerak pada peralatan industri sehingga mengurangi dampak negatif

dari kerak tersebut dapat dikurangi.

6

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Proses Pengendapan Senyawa Anorganik Pada Peralatan Industri

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 logam Ca dalam

jumlah yang melebihi kelarutannya pada keadaan kesetimbangan.

Terakumulasinya endapan-endapan dari senyawa anorganik tersebut dapat

menimbulkan masalah seperti kerak (Weijnen et al., 1983 and Maley, 1999).

B. Kerak

Kerak adalah tumpukan keras dari bahan anorganik terutama pada permukaan

perpindahan panas yang disebabkan oleh pengendapan partikel mineral dalam air

(Bhatia, 2003 ). 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, inti kristal ini akan terlarut kembali jika

7

ukurannya lebih kecil dari ukuran partikel kritis sementara itu kristal-kristal akan

berkembang bila ukurannya lebih besar dari partikel kritis. Apabila ukuran inti

kristal menjadi lebih besar dari inti kritis, maka pertumbuhan kristal akan dimulai

dari kristal yang berukuran kecil membentuk kristal dengan ukuran yang lebih

besar (penebalan lapisan kerak). Kristal-kristal yang terbentuk mempunyai muatan

ion lebih rendah dan cenderung untuk menggumpal sehingga terbentuklah kerak

(Lestari, 2008; Hasson and Semiat, 2005).

Kerak juga dapat terbentuk karena campuran air yang digunakan tidak sesuai.

Campuran air tersebut tidak sesuai saat air berinteraksi secara kimia dan

mineralnya mengendap jika dicampurkan. Contoh tipe air yang tidak sesuai adalah

air laut dengan konsentrasi SO42-

tinggi dan konsentrasi Ca2+

rendah dan air

formasi dengan konsentrasi SO42-

sangat rendah namun konsentrasi Ca2+

tinggi.

Campuran air ini menyebabkan terbentuknya endapan CaSO4 (Badr and Yassin,

2007).

Komponen khas kerak yang sering dijumpai adalah sebagai berikut (Lestari, 2008;

Nunn, 1997) : (i) Kalsium sulfat (CaSO4), (ii) Kalsium karbonat (turunan dari

kalsium bikarbonat), (iii) Kalsium dan seng fosfat, (iv) Kalsium fosfat, sejumlah

besar kalsium dan ortofosfat. Biasanya dikarenakan air terlalu sering dirawat, (v)

silika dengan konsentrasi tinggi, (vi) besi dioksida, senyawa yang disebabkan oleh

kurangnya kontrol korosi atau alami berasal dari besi yang teroksidasi, (vii) besi

fosfat, senyawa yang disebabkan karena pembentukkan lapisan film dari inhibitor

fosfat, (viii) mangan dioksida, mangan teroksidasi tingkat tinggi, (ix) magnesium

8

silika, silika dan magnesium pada konsentrasi tinggi dengan pH tinggi, (x)

magnesium karbonat, magnesium dengan konsentrasi tinggi dan pH tinggi serta

CO2 tinggi.

C. Kalsium Karbonat (CaCO3)

CaCO3 merupakan suatu zat padat putih, tak berbau, tak berasa, terurai pada

825oC, tak beracun, larut dalam asam dengan melepas CO2, dan dijumpai di alam

sebagai kalsit, napal, aragonit, travertin, marmer, batu gamping, dan kapur, juga

ditemukan bersama mineral dolomit (CaCO3.MgCO3). Benar-benar tidak larut

dalam air (hanya beberapa bagian per juta), kristalnya berwujud

rombik/rombohedral dan dimanfaatkan sebagai obat penawar asam, dalam pasta

gigi, cat putih, pembersih, bahan pengisi kertas, semen, kaca, plastik, dan

sebagainya.

CaCO3 dibuat dari reaksi CaCl2 + Na2CO3 dalam air, atau melewatkan CO2

melalui suspensi Ca(OH)2 dalam air yang murni. Kemudian dihasilkan dengan

metode Richard dan Honischmidt dengan cara larutan Ca(NO3) diasamkan sedikit

dengan HNO3. Lalu diperlakukan dengan Ca(OH)2 cair murni yang sedikit

berlebih untuk mengendapkan sebagian besar Fe(OH)3 dan Mg(OH)2. Impuritas

berupa garam-garam Ba, Sr, dan Mg dapat dihilangkan dengan cara

merekristalisasi nitratnya berulang kali. Amonium karbonat yang dibutuhkan

untuk mengendapkan karbonatnya bisa dimurnikan lewat destilasi dari air

(Arsyad, 2001).

9

CaCO3 berupa endapan amorf putih terbentuk dari reaksi antara ion kalsium

(Ca2+

) dalam bentuk CaCl2 dengan ion karbonat (CO32-

) dalam bentuk Na2CO3

(Svehla, 1990).

Ca2+

+ CO32-

CaCO3(s)↓

Karbonat dari kalsium tidak larut dalam air dan hasil kali kelarutannya menurun

dengan naiknya ukuran Ca2+

(Cotton and Wilkinson, 1989).

Kelarutan CaCO3 yang sedikit dapat terbentuk jika larutan lewat jenuh dalam

tempat pengolahannya terjadi kesetimbangan kimia dengan lingkungannya pada

tekanan dan temperatur yang sebenarnya. Kesetimbangan CaCO3 dapat diganggu

dengan pengurangan gas CO2 dari aliran selama proses produksi berlangsung, hal

ini akan mengakibatkan pengendapan sehingga terbentuk kerak. Pengendapan

CaCO3 dapat dihasilkan dari reaksi sebagai berikut :

(Zhang et al., 2002).

Harga supersaturasi (s) dari suatu larutan merupakan fungsi dari hasil kali

kelarutan (Ksp) dan konsentrasi ion Ca2+

dan CO32-

dalam larutan dijelaskan

dalam persamaan berikut ini :

10

Harga Ksp CaCO3 kalsit pada suhu 25°C adalah 8,710-9

, sedangkan konsentrasi

(CO32-

) dapat dihitung dengan persamaan berikut ini :

(CO32-

) = 5,610-11

(HCO3-)/10

-pH (Knez et al., 2005)

Pembentukan inti (nuklei) CaCO3 secara spontan dalam larutan (homogenuos

nucleation) membutuhkan harga supersaturasi s= kritis= 40 dan di permukaan

(deposit) s= kritis= 20, dimana presipitasi baru mulai terjadi pada pH 8,5 untuk

konsentrasi CaCO3 sebesar 400 ppm (Fathi et al., 2006). Harga supersaturasi (s)

dari model larutan CaCO3 merupakan fungsi konsentrasi CaCO3 terlarut dan pH

larutan seperti yang diberikan pada Tabel 2.1.

Tabel 1. Nilai supersaturasi (s) pada beberapa tingkat kesadahan dan pH pada

suhu 25°C (Fathi et al., 2006)

Kesadahan (ppm CaCO3) Supersaturasi (s)

pH 5,7 pH 6,0 pH 7,0 pH 7,5

300

400

500

0,05 0,18 1,32 6,1

0,15 0,32 3,2 10,11

0,23 0,47 4,72 14,93

Presipitasi CaCO3 menggunakan larutan CaCO3 ini berjalan sangat lambat karena

terjadi pada supersaturasi rendah (pH 6-8). Para peneliti telah melakukan beberapa

cara untuk mempercepat proses presipitasi CaCO3 yaitu dengan menaikkan suhu

(Saksono, 2007), menaikkan pH dan degassing gas CO2 dengan N2 (Fathi et al.,

11

2006). Larutan CaCO3 didapat dengan melarutkan CaCO3 bubuk dalam air dan

mengalirkan gelembung gas CO2. Larutan CaCO3 yang dihasilkan bersifat asam

(pH: 5,5- 6,5) dan akan meningkat mendekati pH iso-elektrik kalsit yaitu sekitar

8,4 seiring dengan meningkatnya kejenuhan larutan CaCO3.

Model larutan lain yang digunakan oleh banyak peneliti dalam mengamati

presipitasi CaCO3 adalah dengan mencampurkan larutan Na2CO3 dan CaCl2

dengan reaksi sebagai berikut (Higashitani et al., 1993; Barret et al., 1998; Wang

et al., 1997; Abdel-Aal et al., 2002; Chibowski et al.,2003; Saksono et al., 2006;

Saksono, 2008) :

Proses pembentukan CaCO3 dengan model larutan ini berjalan cepat karena harga

supersaturasi (s) yang jauh lebih tinggi dibanding model larutan CaCO3.

Campuran larutan yang dihasilkan bersifat basa (pH: 10-11) dan akan menurun

mendekati pH iso-elektrik kalist yaitu sekitar 8,4 seiring dengan meningkatnya

jumlah CaCO3 yang terbentuk. Di dalam sistem larutan karbonat terdapat

kesetimbangan antara CO2, ion CO32-

(karbonat) dan HCO3ˉ (bikarbonat).

12

Skema umum mekanisme pembentukan deposit kerak air ditunjukkan pada

Gambar 1.

Gambar 1. Skema umum mekanisme pembentukan deposit kerak air (Salimin

dan Gunandjar, 2007).

Penjelasan sederhana pembentukkan kerak (kristalisasi) ditunjukkan pada

Gambar 2.

Gambar 2. Tahapan kristalisasi (Zeiher et al., 2003).

Kristal

Kelompok Tumbuh

PADATAN

TERSUSPENSI AIR

MINERAL DAPAT

LARUT

PELARUT

LEWAT JENUH

PERTUMBUHAN

KRISTAL

KERAK

PENGENDAPAN DAN

PEMADATAN

Parameter yang

mengontrol : waktu,

suhu, tekanan, pH,

faktor lingkungan,

ukuran partikel,

kecepatan pengadukan

13

D. Faktor Pembentuk Kristal

Ukuran kristal yang terbentuk selama pengendapan, dipengaruhi oleh dua faktor

utama, yaitu laju pembentukkan inti (nukleasi) dan laju pertumbuhan kristal. Laju

pembentukkan inti dapat dinyatakan dengan jumlah inti yang terbentuk dalam

satuan waktu. Jika laju pembentukkan inti tinggi, maka banyak sekali kristal yang

akan terbentuk yang terdiri dari partikel-partikel kecil. Laju pembentukkan inti

bergantung pada derajat lewat jenuh dari suatu larutan. Semakin tinggi derajat

lewat jenuhnya maka akan semakin besar kemungkinan untuk terbentuknya inti

baru sehingga laju pembentukkan inti pun akan semakin meningkat. Laju

pertumbuhan kristal juga merupakan faktor penting yang dapat mempengaruhi

terbentuknya ukuran kristal selama pengendapan berlangsung. Semakin tinggi laju

pertumbuhan maka kristal yang terbentuk akan semakin besar, dimana laju

pertumbuhan kristal juga dipengaruhi oleh derajat lewat jenuh dari suatu larutan

(Svehla, 1990).

1. Kristalisasi

Menurut Brown (1978) kristalisasi adalah suatu proses pembentukkan kristal dari

larutannya, dimana kristal yang dihasilkan dapat dipisahkan secara mekanik.

Pertumbuhan kristal dapat terjadi bila konsentrasi suatu zat terlarut berada pada

kadar larutan lewat jenuh pada suhu tertentu. Kondisi kelarutan lewat jenuh dapat

diperoleh melalui proses pendinginan dengan larutan pekat panas, penguapan

larutan encer, kombinasi proses penguapan dan pendinginan, dan dengan

penambahan zat lain untuk menurunkan kelarutannya. Kristalisasi memiliki dua

14

tahap proses, yaitu tahap pembentukkan inti yang merupakan tahap mulai

terbentuknya zat padat baru, dan tahap pertumbuhan kristal yang merupakan tahap

inti zat padat yang baru terbentuk mengalami pertumbuhan menjadi kristal yang

lebih besar.

2. Kelarutan Endapan

Endapan adalah zat yang memisahkan diri sebagai suatu fase padat dari larutan.

Endapan mungkin berupa kristal atau koloid, dan dapat dikeluarkan dari larutan

dengan penyaringan atau sentrifugasi. Endapan terbentuk jika larutan menjadi

terlalu jenuh dengan zat bersangkutan. Kelarutan (S) suatu endapan, menurut

definisi adalah sama dengan konsentrasi molar dari larutan jenuhnya. Kelarutan

juga bergantung berbagai kondisi, seperti temperatur, tekanan, konsentrasi, bahan-

bahan lain dalam larutan itu dan pada komposisi pelarutnya.

Kelarutan juga bergantung pada sifat dan konsentrasi zat-zat lain, terutama ion-ion

dalam campuran tersebut. Terdapat perbedaan yang besar antara efek dari ion

sejenis dan ion asing. Ion sejenis adalah suatu ion yang juga merupakan salah satu

bahan endapan. Umumnya dapat dikatakan bahwa suatu endapan berkurang

banyak sekali jika salah satu ion sejenis terdapat dalam jumlah berlebihan,

meskipun efek ini mungkin diimbangi dengan pembentukkan suatu kompleks

yang dapat larut dengan ion sejenis yang berlebihan itu. Dengan adanya ion asing,

kelarutan endapan bertambah, tetapi pertambahan ini umumnya sedikit, kecuali

15

jika terjadi reaksi kimia (seperti pembentukkan kompleks atau reaksi asam-basa)

antara endapan dan ion asing, pertambahan kelarutannya menjadi lebih besar.

Hasil kali kelarutan memungkinkan kita untuk menerangkan dan juga

memperkirakan reaksi-reaksi pengendapan. Hasil kali kelarutan dalam keadaan

sebenarnya merupakan nilai akhir yang dicapai oleh hasil kali ion ketika

kesetimbangan tercapai antara fase padat dari garam yang hanya sedikit larut

dalam larutan itu. Jika hasil kali ion berbeda dengan hasil kali kelarutan, maka

sistem itu akan berusaha menyesuaikan, sehingga hasil kali ion mencapai nilai

hasil kali kelarutan. Jadi, jika hasil kali ion sengaja dibuat lebih besar dari hasil

kali kelarutan, maka pengendapan garam larutan akan disesuaikan oleh sistem.

Sebaliknya, jika hasil kali ion dibuat lebih kecil dari hasil kali kelarutan, maka

kesetimbangan dalam sistem akan dicapai kembali dengan melarutnya sebagian

garam padat ke dalam larutan. Hasil kali kelarutan menentukan keadaaan

kesetimbangan, namun tidak dapat memberikan informasi mengenai laju saat

kesetimbangan terjadi. Sesungguhnya, kelebihan zat pengendap yang terlalu

banyak dapat mengakibatkan sebagian endapan melarut kembali, sebagai akibat

bertambahnya efek garam atau akibat pembentukkan ion kompleks. Dalam hal ini

hasil kali kelarutan dari CaCO3 pada temperatur ruang sebesar 8,7 x 10-9

mol/L

(Svehla, 1990).

16

3. Derajat Lewat-Jenuh (Supersaturasi)

Larutan lewat jenuh adalah larutan yang mengandung zat terlarut lebih besar

daripada yang dibutuhkan pada sistem kesetimbangan larutan jenuh. Kondisi

kelarutan lewat jenuh dapat diperoleh melalui proses pendinginan larutan pekat

panas, penguapan larutan encer, kombinasi proses penguapan dan pendinginan

serta dengan penambahan zat lain untuk menurunkan kelarutannya. Diagram

hubungan temperatur- konsentrasi dalam proses kristalisasi dapat dilihat pada

Gambar 3.

Gambar 3. Diagram hubungan temperatur – konsentrasi dalam proses kristalisasi

(Alexeyev dalam Wafiroh, 1995).

Berdasarkan Gambar 3, garis tebal menunjukkan kelarutan normal untuk zat

terlarut dalam pelarut, sedangkan garis putus-putus menunjukkan kurva lewat

jenuh, dimana posisinya dalam diagram bergantung pada zat-zat pengotor

(Alexeyev dalam Wafiroh, 1995). Pada gambar di atas, kondisi kelarutan dibagi

dalam tiga bagian yaitu daerah stabil, metastabil, dan daerah labil. Daerah stabil

C B A

D

E

Daerah

metastabil

Daerah labil

Daerah stabil

Temperatur

Konse

ntr

asi

17

adalah daerah larutan yang tidak mengalami kristalisasi. Daerah yang

memungkinkan terjadinya kristalisasi tidak spontan adalah daerah metastabil,

sedangkan daerah labil adalah daerah yang memungkinkan terjadinya kristalisasi

secara spontan.

Pada gambar diagram temperatur konsentrasi tersebut, jika suatu larutan yang

terletak pada titik A didinginkan tanpa kehilangan volume pelarut (garis ABC),

maka pembentukkan inti secara spontan tidak akan terjadi sampai kondisi C

tercapai. Larutan lewat jenuh dapat juga tercapai dengan mengurangi sejumlah

volume palarut dari pelarutnya dengan proses penguapan. Hal ini ditunjukkan

dengan garis ADE, yaitu saat larutan di titik A diuapkan pada temperatur konstan

(Wafiroh, 1995).

Menurut Lestari (2008) faktor-faktor yang mempengaruhi timbulnya kerak antara

lain yaitu :

a. Kualitas Air

Pembentukkan kerak dipengaruhi oleh konsentrasi komponen-komponen

pembentuk kerak (kesadahan kalsium, konsentrasi fosfat, pH, dan konsentrasi

bahan penghambat kerak dalam air).

b. 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

18

meningkat pada temperatur air 50 oC atau lebih dan kadang-kadang kerak

terbentuk pada temperatur air diatas 60 oC.

c. Laju Alir Air

Laju pembentukkan 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 pembentukkan kerak hanya seperlima dibanding pada laju

alir air 0,2 m/detik.

Beberapa reaksi yang menunjukkan terbentuknya endapan (deposit) antara lain

(Halimatuddahliana, 2003) :

1. CaCl2(s) + Na2SO4(s) CaSO4(s) + 2 NaCl(s)

Kalsium sulfat terdapat dalam air terkontaminasi

2. BaCl2(s) + Na2SO4(s) BaSO4(s) + 2 NaCl(s)

Barium sulfat terdapat dalam air terkontaminasi

3. Ca(HCO3)2(s) CaCO3(s) + CO2 + H2O(s)

Kalsium karbonat terdapat dalam air terkontaminasi karena penurunan tekanan,

panas dan agitasi (pengadukan).

19

Di bawah ini adalah tiga prinsip mekanisme pembentukkan kerak (Badr and

Yassin, 2007) :

1. Campuran dua air garam yang tidak sesuai (umumnya air formasi

mengandung banyak kation seperti kalsium, barium, dan stronsium,

bercampur dengan sulfat yang banyak terdapat dalam air laut, menghasilkan

kerak sulfat seperti CaSO4).

Ca2+

(atau Sr2+

atau Ba2+

) + SO42-

CaSO4(s) (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).

Ca(HCO3)2(s) CaCO3(s) + CO2 + H2O(aq)

3. Penguapan air garam, menghasilkan peningkatan konsentrasi garam melebihi

batas kelarutan dan membentuk endapan garam.

E. Metode Pencegahan Terbentuknya Kerak CaCO3

Beberapa metode yang digunakan untuk mencegah terbentuknya kerak kalsium

karbonat pada peralatan-peralatan industri adalah sebagai berikut :

1. Pengendalian pH

Pengendalian pH dengan penginjeksian asam (asam sulfat atau asam klorida) telah

lama diterapkan untuk mencegah pertumbuhan kerak oleh garam-garam kalsium,

garam logam bivalen dan garam fosfat (Lestari dkk., 2000). Asam sulfat yang

20

biasa digunakan pada metode ini akan bereaksi dengan ion karbonat yang ada di

air menghasilkan H2O dan CO2 sehingga pembentukan kerak CaCO3 dapat

dicegah (Al-Deffeeri, 2006).

CaCO3(s) ↓+ 2H+ → Ca

2+ + H2O(aq) + CO2 ↑

Kelarutan bahan pembentuk kerak biasanya meningkat pada pH yang lebih

rendah. Namun pada pH 6,5 atau kurang, dapat mengakibatkan korosi pada baja,

karbon, tembaga, dan paduan tembaga dengan sangat cepat sehingga pH yang

efektif untuk mencegah pengendapan kerak terdapat pada pH 7 sampai dengan

7,5.

Oleh karena itu, suatu sistem otomatis penginjeksian asam diperlukan untuk

mengendalikan pH secara tepat. Selain itu, asam sulfat dan asam klorida

mempunyai tingkat bahaya yang cukup tinggi dalam penanganannya, sehingga

penghambatan kerak dengan hanya penginjeksian asam semakin jarang digunakan

(Lestari dkk., 2004).

2. Pelunakan dan Pembebasan Mineral Air

Untuk mencegah terjadinya kerak pada air yang mengandung kesadahan tinggi

(± 250 ppm CaCO3) perlu adanya pelunakan dengan menggunakan kapur dan

soda abu (pengolahan kapur dingin). Masalah kerak tidak akan dijumpai jika yang

digunakan adalah 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

21

panas tinggi dimana pengolahan konvensional dengan bahan penghambat kerak

tidak berhasil (Lestari dkk., 2004). Namun penggunaan air bebas mineral dalam

industri-industri besar membutuhkan biaya yang cukup tinggi sehingga dapat

menurunkan efisiensi kerja.

3. Penggunaan inhibitor kerak

Inhibitor kerak pada umumnya merupakan bahan kimia yang sengaja ditambahkan

untuk mencegah atau menghentikan terbentuknya kerak bila ditambahkan dengan

konsentrasi yang kecil ke dalam air (Halimatuddahliana, 2003). Prinsip kerja dari

inhibitor kerak adalah pembentukan senyawa kompleks (khelat) antara inhibitor

dengan unsur-unsur penyusun kerak. Senyawa kompleks yang terbentuk dapat

larut dalam air sehingga menutup kemungkinan pertumbuhan kristal yang besar

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.

Syarat yang harus dimiliki senyawa kimia sebagai inhibitor kerak adalah sebagai

berikut:

a. Inhibitor kerak harus menunjukkan kestabilan termal yang cukup dan efektif

untuk mencegah terbentuknya air sadah dari pembentukkan kerak.

22

b. Inhibitor kerak juga harus dapat merusak struktur kristal dan padatan

tersuspensi lain yang mungkin akan terbentuk.

c. Selain itu, inhibitor kerak juga harus 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 :

a. Inhibitor kerak dapat teradsorpsi pada permukaan kristal kerak pada saat mulai

terbentuk. Inhibitor merupakan kristal yang besar yang dapat menutupi kristal

yang kecil dan menghalangi pertumbuhan selanjutnya.

b. Dalam banyak hal bahan kimia dapat dengan mudah mencegah menempelnya

suatu partikel-partikel pada permukaan padatan (Suharso dkk., 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. Bahan-bahan kimia

ini mengandung grup P-O-P dan cenderung untuk melekat pada permukaan

kristal. 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.

23

Salah satu inhibitor kerak dari polimer-polimer yang larut dalam air adalah

polifosfat. Polifosfat merupakan inhibitor kerak yang murah namun memiliki

keefektifan yang terbatas. Keunggulan polifosfat sebagai inhibitor kerak 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 yang memiliki kelemahan utama yaitu

mudah terhidrolisis pada temperatur di atas 90°C menghasilkan ortofosfat. Reaksi

hidrolisis polifosfat ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4. Reaksi hidrolisis polifosfat (Gill, 1999).

Reaksi tersebut merupakan 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,

1999), sehingga penggunaan polifosfat sebagai inhibitor kerak hanya efektif pada

temperatur rendah (Al-Deffeeri, 2006).

24

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 (Zhang and Dawe, 2000), asam amino

(Manoli et al., 2003), polimer-polimer yang larut dalam air seperti poliaspartat

(Donachy and Sikes, 1994; Jones et al., 2005), polifosfat dan senyawa-senyawa

lain seperti fosfonat, karboksilat (Al-Deffeeri, 2006), dan sulfonat telah diketahui

sangat efektif sebagai inhibitor endapan CaCO3 (He et al., 1999 and Choi et al.,

2001).

F. Tanaman Gambir dan Kandungannya

Tanaman gambir (U. gambir R) tumbuh baik dalam daerah dengan ketinggian

sampai 900 m. Tanaman ini membutuhkan cahaya matahari penuh dan curah

hujan merata sepanjang tahun. Bagian tanaman gambir yang dipanen adalah daun

dan rantingnya yang selanjutnya diolah untuk menghasilkan ekstrak gambir yang

bernilai ekonomis (Zamarel dan Hadad,1991) .

Gambir termasuk ke 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

25

lonceng, sedangkan buahnya berbentuk bulat telur dan berwarna hitam (Suharso

dan Buhani, 2012).

Gambar 5. Gambir

Tanaman gambir merupakan tanaman perdu, termasuk salah satu diantara famili

Rubiace ( kopi-kopian) yang memiliki nilai ekonomi yang tinggi, yaitu dari

ekstrak (getah) daun dan ranting mengandung asam tannat (tanin), katekin,

pyrocatecol, florisin, lilin, fixed oil. Thorper dan Whiteley (1921) mengemukakan

bahwa kandungan utama gambir adalah asam kathecu tannat (20-50%), katekin

(7-33%), dan pyrocatecol (20-30%), sedangkan yang lainnya dalam jumlah

terbatas. Sedangkan Bachtiar (1991) menyatakan bahwa kandungan kimia gambir

yang paling banyak dimanfaatkan adalah tannin dan katekin.

Kegunaan gambir secara tradisional adalah sebagai pelengkap makan sirih dan

obat-obatan. Di Malaysia, gambir digunakan untuk obat luka bakar, di samping

rebusan daun muda dan tunasnya digunakan sebagai obat diare dan disentri serta

obat kumur-kumur pada sakit kerongkongan. Era modern ini gambir banyak

digunakan sebagai bahan baku industri farmasi dan makan, diantaranya bahan

baku obat penyakit hati dengan paten “ catergen”, bahan baku permen yang

26

melegakan kerongkongan bagi perokok di Jepang karena gambir mampu

menetralisir nikotin. Di Singapura, gambir digunakan sebagai bahan baku obat

sakit perut dan sakit gigi (Suherdi dkk, 1991 and Nazir, 2000) .

Berbagai potensi yang dimiliki gambir sedang dipelajari dan diteliti

kemampuannya, antara lain sebagai anti nematode dengan melakukan isolasi

senyawa bioefektif anti nematode bursapeleucus xyplus dari ekstrak gambir

(Alen dkk., 2004), bahan infus dari gambir untuk penyembuhan gangguan pada

pembuluh darah (Sukati dan Kusharyono, 2004), perangsang sistem saraf otonom

(Kusharyono, 2004), dan gambir sebagai obat tukak lambung (Tika dkk., 2004).

Sebagai bahan toksitas terhadap organ ginjal, hati, dan jantung ( Armenia dkk,

2004).

G. Asam Tanat

Asam tanat merupakan unsur dasar dalam zat warna kimia tanaman. Asam tanat

banyak terdapat dalam kayu oak, walnut, mahoni, dan gambir. Asam tanat

merupakan salah satu golongan tannin terhidrolisis dan termasuk asam lemah.

Rumus kimia dari asam tanat adalah C41H32O26. Pusat molekul dari asam tanat

adalah glukosa, dimana terjadi esterefikasi gugus hidroksil dari karboksilat

dengan gugus asam galat. Ikatan ester dari asam galat 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)

.

27

Gambar 6. Struktur Asam Tanat (Hagerman, 2002)

H. Tanaman Kemenyan Putih dan Kandungannya

Kemenyan toba termasuk dalam genus Styrax adalah jenis pohon yang tumbuh di

lereng-lereng bukit dan pada tanah berpasir pada ketinggian 1000–5000 m dari

permukaan laut. Kedudukan tanaman kemenyan dalam sistematika adalah sebagai

berikut:

Kingdom : Plantae

Divisio : Spermatophyta

SubDivisio : Angiospermae

Kelas : Dicotyledoneae

Ordo : Ebenales

28

Famili : Styracaceae

Genus : Styrax

Spesies : Styrax sumatrana J. J. SM

Pohon kemenyan termasuk ke dalam ordo Ebenales, famili Styracaceae dan genus

styrax . Terdapat 7 (tujuh) jenis kemenyan yang menghasilkan getah tetapi hanya

4 jenis yang secara umum lebih dikenal dan bernilai ekonomis yaitu:

(a) kemenyan durame ( S. benzoine DRYAND)

(b) kemenyan bulu ( S. benzoine var. hiliferum)

(c) kemenyan toba ( S. sumatrana J. J. Sm)

(d) kemenyan siam ( S. tokinensis ).

Tetapi jenis kemenyan toba dan durame yang paling umum dibudidayakan secara

luas di Sumatera Utara (Jayusman dkk., 1999).

Gambar 7. Kemenyan Putih

29

Komposisi senyawa kimia kemenyan terdiri dari asam sinamat bebas sekitar 10%,

sedikit asam benzoat 2-3%, dan koniferil sinamat, koniferil benzoat bersama

sinamat sekitar 70-80% (Sthal, 1985).

I. Asam Sitrat

Asam sitrat merupakan asam organik lemah yang ditemukan pada daun dan buah

tumbuhan genus sitrus (jeruk-jerukan). Senyawa ini merupakan bahan pengawet

yang baik dan alami, selain digunakan sebagai penambahan rasa asam pada

makanan dan minimanan ringan. Dalam biokimia, asam sitrat dikenal sebagai

senyawa antara dalam siklus asam sitrat yang penting dalam metabolisme mahluk

hidup. Asam sitrat juga dapat digunakan sebagai zat pembersih yang ramah

lingkungan dan antioksidan. Asam sitrat terdapat pada berbagai jenis buah dan

sayuran, namun ditemukan pada konsentrasi yang tinggi, yang dapat mencapai 8%

bobot kering pada jeruk, lemon, dan limau. Asam sitrat mempunyai rumus

molekul kimia C6H8O7. Nama IUPACnya adalah 2-hidroksi-1,2,3-propana tri

karboksilat. Keasaman asam sitrat didapatkan dari tiga gugus karboksil COOH

yang melepas proton dalam larutan penyangga (buffer) untuk mengendalian pH

larutan. Ion sitrat dapat bereaksi dengan banyak ion logam dengan pengkhelat,

sehingga digunakan sebagai pengawet dan penghilang kesadahan air. Pada

temperatur kamar, asam sitrat berbentuk krital berwarna putih. Kristal ini dapat

berbentuk anhydrous (bebas air) atau bentuk monohidrat yang mengandung satu

molekul air untuk setiap satu molekul asam sitrat. Secara kimia, asam sitrat

bersifat seperti asam karboksilat lainya jika dipanaskan di atas temperatur 175oC

asam sitrat terurai dengan melepas karbondioksida dan air (Harsanti, 2010).

30

J. Asam Benzoat

Asam benzoat (C6H5COOH) telah banyak digunakan untuk menghambat

pertumbuhan mikroba dalam makanan. Asam benzoat juga disebut sebagai asam

fenilformat atau asam benzenkarboksilat (Chipley, 2005). Kelarutan asam

benzoat dalam air sangat rendah (0.18, 0.27, dan 2.2 g larut dalam 100 ml air pada

4 o, 18

o , dan 75

oC ) (Chipley, 2005). Asam benzoat termasuk asam lemah

(konstanta disosiasi pada 25oC adalah 6.335 x 10

-5 dan pKa 4.19), sangat larut

dalam etanol dan sangat sedikit larut dalam benzen dan aseton (WHO 2000).

Asam benzoat terdapat secara alami dalam buah-buahan dan rempah-rempah

seperti cranberies, prunes, buah plum, kayu manis, dan cengkeh yang tua atau

masak (Fardiaz et al. 1988). Asam benzoat juga terdapat secara alami pada

produk-produk fermentasi seperti bir, teh, dan anggur (Chipley, 2005).

K. Analisis Menggunakan Unseeded Experiment, Instrumen SEM dan PSA

Pada penelitian ini dilakukan beberapa analisis terhadap kristal CaCO3 yang

terbentuk. Analisis tersebut meliputi analisis unseeded experiment, analisis

morfologi permukaan kristal CaCO3 menggunakan SEM, dan analisis distribusi

ukuran partikel menggunakan PSA. Analisis ini dilakukan agar dapat mengetahui

seberapa efektif ekstrak gambir dan kemenyan putih dalam menghambat

pembentukkan kerak CaCO3.

31

1. Unseeded Experiment

Unseeded Experiment merupakan salah satu metode pembentukkan kristal dengan

cara tanpa menambahkan bibit kristal ke dalam larutan pertumbuhan. Hal ini

dilakukan untuk melihat laju pertumbuhan kerak CaCO3. Aplikasi metode ini

digunakan untuk pemeliharaan alat-alat industri yang masih baru sehingga

dibutuhkan pencegahan pertumbuhan kerak CaCO3.

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 dan

menghasilkan gambar atau citra yang tampak seperti tiga dimensi karena

mempunyai depth of field yang tinggi, sehingga SEM mampu menghasilkan

gambar atau citra yang lebih baik dibandingkan dengan hasil mikroskop optik.

Aplikasi mikroskop elektron ini tidak hanya terbatas pada analisis logam dan

paduan di bidang metalurgi, melainkan dapat diaplikasikan di berbagai bidang

lain, seperti farmasi, pertanian, biologi, kedokteran, dan industri bahan

elektronika, komponen mesin serta pesawat terbang.

Pada prinsipnya mikroskop elektron dapat mengamati morfologi, struktur mikro,

komposisi, dan distribusi unsur. Untuk menentukan komposisi unsur secara

32

kualitatif dan kuantitatif perlu dirangkaikan satu perangkat alat EDS (Energy

Dispersive X-ray Spectrometer) atau WDS (Wavelength Dispersive X-ray

Spectrometer) (Handayani dkk., 1996). Skema bagan SEM ditunjukkan pada

Gambar 8.

Gambar 8. Skema bagan SEM (Gabriel, 1985).

3. Instrumentasi PSA (Sedigraf)

Metode sedigraf digunakan untuk menentukan distribusi ukuran partikel yang

secara luas sudah dipakai dalam berbagai aplikasi sejak tahun 1967. Instrumentasi

ini sudah melalui pembuktian dalam kecepatan, kemampuan penanganan sampel,

dan reduksi data dan presentasi sejak diperkenalkan. Dasar metode analisis,

pengukuran partikel dengan mengukur kecepatan dan penentuan fraksinasi massa

dengan kerelatifan absorbsi sinar-X pada energi yang rendah. Sedigraf

menggunakan sinar-X sebagai tanda horizontal tipis untuk mengukur konsentrasi

partikel massa secara langsung dalam medium cairan. Ini dilakukan pada

pengukuran pertama intensitas massa, Imax dari garis dasar atau keterangan atau

33

informasi yang ditransmisikan sinar-X yang sudah diproyeksikan melalui medium

cairan sebelum pengenalan sampel. Sebagai sirkulasi cairan yang berkelanjutan,

sampel berupa padatan dimasukkan ke wadah cairan dan dicampur sampai

penyebaran aliran suspensi sampel berupa padatan homogen dan penyebaran

cairan dipompa melalui sel.

Sampel berupa padatan lebih banyak mengabsorbsi sinar-X daripada cairan, oleh

karena itu transmisi sinar-X dikurangi. Sejak pencampuran suspensi yang

homogen, intensitas diasumsikan sebagai nilai konstan, Imin untuk transmisi sinar-

X dalam skala pengurangan yang penuh.

Aliran pencampuran dihentikan dan penyebaran yang homogen dimulai untuk

menyelesaikan pentransmisian intensitas sinar-X yang dimonitor pada depth - s.

Selama proses sedimentasi, partikel yang besar menempati tempat pertama di

bawah zona pengukuran dan pada akhirnya, semua partikel menempati level ini

dan yang tertinggal hanya cairan yang bersih. Semakin banyak partikel besar

yang menempati di bawah zona pengukuran dan tidak digantikan dengan ukuran

partikel yang sama yang menempati dari atas, maka pelemahan sinar-X

berkurang. Diagram proses fraksinasi massa dalam sedigraf dapat ditunjukkan

pada Gambar 9.

34

Gambar 9. Diagram proses fraksinasi massa dalam sedigraf (Webb, 2002).

Ruang sampel Daerah pengukuran

Transmisi sinar

X

Medium cair

Partikel di atas

daerah pengukuran

Distribusi

partikel homogen

Partikel di dalam

daerah pengukuran

Partikel di bawah

daerah pengukuran

Semua partikel berukuran lebih

besar jatuh terlebih dahulu ke

daerah pengukuran

Kumpulan partikel

berdasarkan

perbedaan ukuran

35

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Anorganik/Fisik Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung pada bulan

Februari sampai Mei 2016. Untuk identifikasi menggunakan Spektrofotometer IR

dilakukan di Laboratorium Kimia Organik Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam Universitas Gajah Mada. Selain itu, dilakukan analisis

menggunakan instrumen SEM di Laboratorium Sentral Universitas Padjajaran dan

PSA di UPT Laboratorium Terpadu dan Sentra Inovasi Teknologi Universitas

Lampung.

B. Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini, yaitu alat-alat gelas, waterbath,

gelas-gelas plastik, pengaduk magnet, oven, pH universal, neraca analitik merek

Airshwoth AA-160, Spektrofotometer IR, Particle Size Analyzer (PSA) Coulter

LS 1000, dan Scanning Electron Microscopy (SEM).

36

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu CaCl2 anhidrat, Na2CO3,

akuades, kertas saring, senyawa ekstrak gambir, senyawa ekstrak kemenyan, asam

benzoat, dan asam sitrat.

C. Prosedur Penelitian

1. Pembuatan Variasi Inhibitor

a. Pembuatan Inhibitor Ekstrak Gambir dan Kemenyan Putih

Kemenyan Putih dan Gambir digiling dengan mortar sampai halus berbentuk

serbuk. Kemudian untuk mengetahui kandungan yang terdapat pada kemenyan

putih dan gambir, dilakukan karakterisasi gugus fungsi menggunakan

spektrofotometer IR. Selanjutnya serbuk dibuat larutan ekstrak gambir dan

kemenyan putih dengan konsentrasi 1000 ppm menggunakan 3 perbandingan

yakni 9:1; 9:9; dan 9:11.

Untuk perbandingan 9:1 sebanyak 0,9 g serbuk gambir dan 0,1 g serbuk

kemenyan putih dilarutkan dengan akuades sehingga dihasilkan larutan dengan

volumenya mencapai 1 liter dalam gelas kimia. Larutan tersebut diaduk

menggunakan pengaduk magnet selama 2-3 jam dengan suhu 90°C kemudian

larutan disaring menggunakan kertas saring. Larutan yang telah disaring tersebut

adalah ekstrak kombinasi gambir dan kemenyan putih. Kemudian perlakuan yang

sama di lakukan untuk pembuatan larutan inhibitor gambir dan kemenyan putih

dengan perbandingan 9:9 dan 9:11. Pebandingan yang paling efektif digunakan

37

untuk pembuatan inhibitor selanjutnya yang dikombinasikan dengan asam benzoat

dan asam sitrat.

b. Pembuatan Inhibitor Ekstrak Gambir: Kemenyan Putih: Asam Benzoat:

Asam Sitrat

Perbandingan ekstrak gambir dan kemenyan putih yang paling efektif

dikombinasikan dengan asam benzoat dan asam sitrat. Larutan inhibitor dibuat

dengan konsentrasi 2000 ppm menggunakan 3 perbandingan asam benzoat dan

asam sitrat yakni 9:11; 9:9; dan 11:9.

Untuk pembutan inhibitor perbandingan 9:9 dengan cara menimbang sebanyak

0,5 g asam benzoat, 0,5 g asam sitrat, serta sejumlah (g) gambir dan kemenyan

putih (perbandingan yang paling efektif) dilarutkan dengan akuades sehingga

dihasilkan larutan dengan volumenya mencapai 1 liter dalam gelas kimia. Larutan

tersebut diaduk menggunakan pengaduk magnet selama 2-3 jam dengan suhu

90°C kemudian larutan disaring menggunakan kertas saring. Larutan yang telah

disaring tersebut digunakan sebagai inhibitor kerak CaCO3.

2. Pengujian Inhibitor dalam Menghambat Pertumbuhan Kristal CaCO3

Tahapan untuk menguji pengujian ekstrak gambir dan kemenyan putih serta

ekstrak gambir dan kemenyan putih dengan tambahan asam benzoat dan asam

sitrat sebagai inhibitor dalam pengendapan kristal CaCO3 dengan metode

unseeded experiment dilakukan dengan rangkaian percobaan sebagai berikut:

38

a. Penentuan Laju Pertumbuhan CaCO3 Tanpa Inhibitor Pada Konsentrasi

Larutan Pertumbuhan yang Berbeda dengan Metode Unseeded

Experiment

Larutan pertumbuhan dibuat dari larutan 0,05 M CaCl2 dan larutan 0,05 M

Na2CO3 masing-masing dalam 200 mL akuades. Masing-masing larutan

dimasukkan ke dalam gelas kimia dan diaduk menggunakan pengaduk magnet

selama 10-15 menit dengan suhu 90°C untuk menghomogenkan larutan.

Kemudian larutan CaCl2 anhidrat 0,05 M dan larutan Na2CO3 0,05 M

dicampurkan dan diaduk menggunakan pengaduk magnet selama 10-15 menit

dengan suhu 90°C agar terbentuk kerak CaCO3 dan diukur nilai pH-nya

menggunakan pH universal.

Larutan CaCO3 yang terbentuk dimasukkan ke dalam 6 gelas plastik masing-

masing sebanyak 50 mL. Setelah itu diletakkan dalam waterbath pada suhu 90°C

selama 15 menit untuk mencapai kesetimbangan lalu satu gelas diambil.

Selanjutnya disaring menggunakan kertas saring yang sudah ditimbang, lalu

dikeringkan menggunakan oven pada suhu 90°C selama 3-4 jam. Kemudian gelas

diambil lagi setiap 5-10 menit sekali hingga pada gelas yang terakhir. Percobaan

ini diulang dengan variasi konsentrasi larutan CaCl2 dan Na2CO3 sebesar 0,075 ;

0,100; dan 0,125 M.

Endapan yang terbentuk ditimbang untuk mengetahui berat kristal yang terbentuk,

kemudian dilakukan analisis morfologinya menggunakan instrumen SEM dan

distribusi ukuran partikel dalam endapannya menggunakan PSA.

39

b. Penentuan Laju Pertumbuhan CaCO3 Tanpa Inhibitor Pada Konsentrasi

Larutan Pertumbuhan yang Berbeda dengan Metode Unseeded

Experiment

Larutan pertumbuhan dibuat dengan cara melarutkan 0,05 M CaCl2 dan 0,05 M

Na2CO3 masing-masing dalam larutan ekstrak gambir dan kemenyan putih

(perbandingan 9:1) 50 ppm hingga mencapai volume 200 mL. Masing-masing

larutan dimasukkan ke dalam gelas kimia dan diaduk menggunakan pengaduk

magnet selama 10-15 menit dengan suhu 90°C untuk menghomogenkan larutan.

Selanjutnya, kedua larutan tersebut dicampur agar terbentuk kerak CaCO3 dan

diukur nilai pH-nya menggunakan pH universal.

Larutan CaCO3 0,05 M yang terbentuk dimasukkan ke dalam 6 gelas plastik

masing-masing 50 mL, lalu diletakkan dalam waterbath pada suhu 90°C selama

15 menit untuk mencapai kesetimbangan lalu satu gelas diambil. Berlanjut

seterusnya gelas diambil setiap 5-10 menit hingga gelas terakhir. Kemudian

larutan dalam gelas tersebut disaring menggunakan kertas saring dan dikeringkan

menggunakan oven pada suhu 90°C selama 3-4 jam. Percobaan ini diulang

dengan variasi konsentrasi larutan pertumbuhan sebesar 0,075; 0,100; dan 0,125

M serta pada variasi konsentrasi inhibitor 50, 150, 250, dan 350 ppm. Percobaan

ini juga diulangi dengan variasi inhibitor perbandingan ekstrak gambir kemenyan

putih serta variasi inhibitor perbandingan ekstrak gambir, kemenyan putih, asam

benzoat, dan asam sitrat.

Endapan yang terbentuk ditimbang untuk mengetahui berat kristal yang terbentuk,

kemudian dilakukan analisis kuantitatif untuk mengetahui konsentrasi inhibitor

yang paling efektif sehingga dapat dilakukan analisis morfologinya menggunakan

40

instrumen SEM dan distribusi ukuran partikel dalam endapannya menggunakan

PSA.

3. Analisa Data

Data yang diperoleh berupa jumlah endapan terhadap waktu dengan variasi

konsentrasi larutan pertumbuhan dan variasi konsentrasi inhibitor, masing-masing

diplot sebagai jumlah endapan terhadap waktu menggunakan Microsoft Excell.

Nilai slope yang diperoleh dari masing-masing grafik merupakan pertumbuhan

kerak CaCO3. Morfologi kerak CaCO3 sebelum atau sesudah penambahan

inhibitor dianalisis menggunakan SEM. Perubahan ukuran partikel dari

kelimpahan CaCO3 pada masing-masing endapan dari setiap percobaan yang

dilakukan juga dianalisis dengan PSA.

4. Uji Ketahanan Ekstrak Inhibitor

Sebanyak 50 mL inhibitor ekstrak gambir 1000 ppm dimasukkan dalam gelas

kimia 50 mL lalu ditutup dengan plastik wrap. Kemudian larutan tersebut

didiamkan selama 2 bulan dan diamati perubahannya. Prosedur ini diulangi pada

inhibitor gambir: kemenyan putih dan gambir: kemenyan putih: asam benzoat :

asam sitrat.

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

Berdasarkan hasil yang diperoleh dari penelitian yang telah dilakukan, maka dapat

ditarik kesimpulan sebagai berikut :

1. Ekstrak gambir dan kemenyan putih serta aditif asam benzoat dan asam

sitrat dapat digunakan sebagai inhibitor dalam menghambat pertumbuhan

kerak CaCO3 dengan metode unseeded experiment.

2. Efektifitas tertinggi diperoleh pada konsentrasi larutan pertumbuhan 0,05

M dengan menggunakan konsentrasi inhibitor perbandingan gambir,

kemenyan putih, asam benzoat, dan asam sitrat (9:11:9:9) 350 ppm

dengan persentase 64,34%.

3. Inhibitor gambir: kemenyan putih: asam benzoat: asam sitrat memiliki

ketahanan (awet) paling tinggi hingga lebih dari 3 bulan.

4. Analisis menggunakan SEM menunjukkan bahwa morfologi permukaan

kerak CaCO3 sebelum penambahan inhibitor lebih padat dan beraturan

permukaannya sedangkan sesudah penambahan inhibitor yang terlihat

lebih kecil dan tidak beraturan.

5. Analisis menggunakan PSA menunjukkan bahwa distribusi ukuran

partikel kerak CaCO3 mengalami penurunan setelah ditambahkan

inhibitor dapat dilihat dari rata-rata dan nilai tengah ukuran partikel kerak

CaCO3.

B. Saran

Untuk meningkatkan mutu penelitian yang telah dilakukan, maka penulis

memberikan saran yaitu perlu dilakukannya penelitian lebih lanjut terhadap

penghambatan kerak CaCO3 dengan menggunakan variasi waktu dan konsentrasi

inhibitor, serta menggunakan variasi inhibitor yang lain dengan metode yang

sama yaitu unseeded experiment dalam proses pencegahan kerak. Selain itu perlu

dipelajari cara penghambatan senyawa organik yang terdapat pada inhibitor

terhadap pertumbuhan kerak CaCO3.

DAFTAR PUSTAKA

Abdel-Aal, N., K. Satoh, and K. Sawada. 2002. Study of The Adhesion

Mechanism of CaCO3 Using A Combined Bulk Chemistry/QCM Technique.

Journal of Crystal Growth. (245): 87-100.

Al-Deffeeri, N. S. 2006. Heat Transfer Measurement as a Criterion For

Performance Evaluation of Scale Inhibition in MSF Plants in Kuwait.

Desalination. (204): 423-436.

Alen, Y., E., Rahmayuni, A. A. Bakhtiar. 2004. Isolasi Senyawa Bioaktif

Antinematoda Bursaphelencchus xylophilus dari Ekstrak Gambir. Seminar

Nasional Tumbuhan Tanaman Obat Indonesia XXVI. Padang.

Antika, M. 2015. Pemanfaatan Senyawa Ekstrak Kulit Manggis (G. Mangostana

L.) Sebagai Inhibitor Kerak Kalsium Karbonat (CaCO3) Dengan Metode

Seeded Experiment. Skripsi. Jurusan Kimia FMIPA. Universitas Lampung.

Lampung.

Armenia, A. S., H. Arifin. 2004. Toksisitas Ekstrak Gambir Terhadap Organ

Ginjal, Hati, dan Jantung Mencit. Seminar Nasional Tanaman Obat

Indonesia. Padang.

Arsyad dan M. Natsir. 2001. Kamus Kimia Arti dan Penjelasan Istilah. Gramedia.

Jakarta.

Asnawati. 2001. Pengaruh Temperatur Terhadap Reaksi Fosfonat dalam Inhibitor

Kerak pada Sumur Minyak. Jurnal Ilmu Dasar. (2): 20-26.

Badr, A., and M. A. A.Yassin. 2007. Barium Sulfate Scale Formation in Oil

Reservoir During Water Injection at High-Barium Formation Water. Journal

of Applied Sciences. 7(17): 2393-2403.

Bakhtiar, A. 1991. Manfaat Tanaman Gambir. Makalah pada Penataran Petani dan

Pedagang Pengumpul Gambir di Kabupaten 50 Kota (Sumatera Barat) 29-30

November 1991. Royal Society of Chemistry. Cambridge.

Barret, R. A., and S. A. Parsons. 1998. The Influence of Magnetic Fields on

Calcium Carbonate Precipitation. Water Research. 32(3): 609-612.

Bhatia, A. 2003. Cooling Water Problems and Solutions. Continuing Education

and Development, Inc. 9 Greyridge Farm Court Stony Point, NY 10980.

Course no: 005-009.

Brown, G. G. 1978. Unit Operation. John Wiley and Sons Inc., Wiley Eastern

Limited, Charles E. Tuttle co. New York.

Chibowski, E., L. Hoysz, and A. Szcze. 2003. Influence of Impurity Ions and

Magnetic Field on The Properties of Freshly Precipited Calcium Carbonate.

Water Research. (37): 3351-3360.

Choi, B. C. K., L. M. Tennassee, and G. J. M. Eijkemans. 2001. Developing

Regional Workplace Health and Hazard Surveillance in The Americas. Pan

American Journal of Public Health.(10): 376-381.

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.

Cotton, F. A., and G. Wilkinson. 1989. Basic Inorganic Chemistry. John Willey

and Sons. New York.

Cowan, J. C. and D. J. Weintritt. 1976. Water Formed Scale Deposit. Houston.

Texas. Gulf Publishing Co. p 484.

Donachy, J. E. and C. S. Sikes. 1994. Thermal Polycondensation Synthesis of

Biomimetic Serine-Containing Derivatives Polyaspartate: Potent Inhibitors of

Calsium Carbonate Phosphate Crystallization. Journal of Polymer Science.

(32): 789-795.

Fardiaz, S., Suliantari dan R. Dewanti. 1988. Bahan Pengajaran : Senyawa

Antimikroba. Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi. Institut Pertanian.

Bogor, Bogor.

Fathi, A., M. Tlili, C. Gabrielli, M. George, and M. A. Ben. 2006. Effect of A

Magnetic Water Treatment on Homogenous and Heterogeneous Precipitation

of Calcium Carbonate. Water Research. (40): 1941-1950.

Gabriel, B. 1985. SEM: A User’s Manual for Material Science. American Society

for Metal.

Gill, J. S. 1999. A Novel Inhibitor For Scale Control in Water Desalination.

Desalination. (124): 43-50.

Hagerman, A. E. 2002. Condensed Tannin Structural Chemistry. Departement

Chemistry and Biochemistry. Miami Univercity. Oxford. OH 45056.

Halimatuddahliana. 2003. Pencegahan Korosi dan Scale Pada Proses Produksi

Minyak Bumi. Laporan Penelitian Universitas Sumatera Utara. Medan.

Hamdona, S. K dan. Hamza S.M. 2009. Influence Of Some Phospates And

Polyphosphates On The Prepicitation Of Calcit Sulfate Dehydrate In Sodium

Chloride Solution. Journal of Taibah University for Science (2): 44-51.

Handayani, A., Sumaryo dan A. Sitompul. 1996. Teknik Pengamatan Struktur

Mikro dengan SEM-EDAX. Makalah Kunjungan dan Demo PTBIN BATAN.

Serpong.

Harsanti, D. 2010. Sintesis dan Karakterisai Boron Karbida dari Asam Borat,

Asam Sitrat, dan Karboaktif. Jurnal Sains dan Teknologi Modifikasi Cuaca

(11): 29-40.

Hasson, D. and R. Semiat. 2005. Scale Control in Saline and Wastewater

Desalination. Israel Journal of Chemistry. (46): 97-104.

He, S., A. T. Kan, and M. B. Tomson. 1999. Inhibition of Calsium Carbonate

Precipitation in NaCl Brines From 25 to 90°C. Applied Geochemistry. (14):

17-25.

Higashitani, K., A. Kage, S. Katamura, K. Imai, and S. Hatade. 1993. Effect of

Magnetic Field on The Formation CaCO3 Particles. Journal of Colloid

Interface Science. (156): 90-95.

Jamialahmadi, M., and M. Muller-Steinhagen. 2007. Heat Exchanger Fouling and

Cleaning in The Dihydrate Process for The Production of Phosphoric Acid.

Chemical Engineering Research Design. Pp 245-255.

Jayusman, R. Pasaribu, dan W. Sipayung. 1999. Budidaya Kemenyan (Styrax

spp). Pedoman Teknis. Konifera Vol. 2 No. 1. Badan Penelitian dan

Pengembangan Kehutanan dan Perkebunan. Balai Penelitian Kehutanan

Pematang Siantar.

Jones, F., A. Oliveira, A. L. Rohl, M. I. Ogden, and G. M. Parkinson. 2006.

Understanding the Mechanism by which Nitrilotri Acetic Acid Interacts with

Precipitating Barium Sulfate. Crystal Engineering Communications. (8): 869-

876.

Kemmer, F. N. 1979. The Nalco Water Hand Book. Nalco Chemical Co. Mc Graw

Hill Book CO. New York. (20): 1-19.

Knez, S., C. Pohar. 2005. The Magnetic Field Influence on The Polymorph

Composition of CaCO3 Precipited from Carbonized Aqueous Solutions.

Journal of Colloid and Interface Science. (281): 377-388.

Kusharyono. 2004. Efek Infus Gambir (U. gambir R) yang Diperoleh dari Pasar

Terhadap Sistem Syaraf Otonom Mencit Jantan. Seminar Nasional

Tumbuhan Obat Indonesia. Padang.

Lestari, D. E., G. R. Sunaryo, Y. E. Yulianto, S. Alibasyah, dan S. B. Utomo.

2004. Kimia Air Reaktor Riset G. A. Siwabessy. Makalah Penelitian P2TRR

dan P2TKN BATAN. Serpong.

Lestari, D. E. 2000. Penelusuran Unsur Pembentuk Kerak pada Sistem Pendingin

Sekunder Reaktor G. A. Siwabessy dengan Metoda Analisis Aktivasi

Neutron (AAN). Prosiding Hasil Penelitian P2TRR. p 6.

Lestari, D. E. 2008. Kimia Air, Pelatihan Operator dan Supervisor Reaktor Riset.

Pusat Pendidikan dan Pelatihan BATAN.Serpong.

Manoli, F., J. Kanakis, P. Malkaj, and E. Dalas. 2003. The Effect of Aminoacids

on The Crystal Growth of Calsium Carbonate. Journal of Crystal Growth.

(53): 105-111.

Maley, M. 1999. Inhibition of Calcite Nucleation and Growth Using

Phosphonate. Curtin University of Technology Western Australia. Australia.

Miksic, B. A., A. Margarita, Kharshan, and A. Y. Furman. 2005. Vapor Corrotion

and Scale Inhibitors Formulated from Biodegradable and Renewable Raw

Materials. Eur. Symposium on Corrosion Inhibitors. (10 SEIC). Ferrara, Italy.

Ctp 83.

Muryanto, S., A. P. Bayuseno, W. Sediono,W. Mangestiyono, and W. Sutrisno.

2012. Development of a Versatile Laboratory Project for Scale Formation

and Control. Education for Chemical Engineers. p 7.

Nazir, M, . 2000. Gambir: Budidaya, Pengelolaan, dan Prospek Diversifikasinya.

Yayasan Hutanku. Padang.

Novi, A.S. 2016. Pengaruh Penggunaan Kemenyan (Styrax benzoin dryand)

sebagai Inhibitor Pembentukan Kerak Kalsium Karbonat (CaCO3). Skripsi.

Jurusan Kimia FMIPA. Universitas Lampung. Lampung.

Nunn, R. G. 1997. Water Treatment Essentials far Boiler Plant Operation. Mc

Graw Hill. New York. Capillary Zone Electrophoresis. Journal of A

Chromatography. (934): 113-122.

Oktaviani, AM. 2012. Studi Penggunaan Senyawa TDMACMKR dan Ekstrak

Gambir Sebagai Inhibitor Pembentukan Kerak Kalsium Karbonat (CaCO3)

Dengan Metode Unseeded Experiment. Skripsi. Jurusan Kimia FMIPA.

Universitas Lampung. Lampung.

Patton, C. 1981. Oilfield Water System.2 ed. Cambeel Petroleum Series.

Oklahoma. Pp 49-79.

Saksono, N., A. Fauzi, S. Bismo, and W. S. Roekmijati. 2007. Effect of Magnetic

Field on Calcium Carbonate Precipitation in Static and Dynamic Fluid

System. Regional Symposium on Chemical Engineering. ISBN 978-979-

16978-0-4.

Saksono, N., B. Setijo., K. Elsa., W. Roekmijati. 2006. Pengaruh Medan Magnet

Pada Presipitasi CaCO3 Untuk Pencegahan Pembentukan Kerak. Jurnal

Teknik Kimia Indonesia. 5(2): 401-408.

Saksono, N. 2006. Magnetisasi Air Sadah Untuk Pencegahan Pembentukan

Kerak. Jurnal Teknologi. (4): 292-302.

Saksono, N. 2008. Efek Medan Magnet Terhadap Konduktivitas Larutan Na2CO3

dan Pesipitasi CaCO3 pada Sistem Sirkulasi Fluida Dinamik. Jurnal

Teknologi. (4): 317-323.

Salimin, Z., dan Gunandjar. 2007. Penggunaan EDTA Sebagai Pencegah

Timbulnya Kerak Pada Evaporasi Limbah Radioaktif Cair. Prosiding HALI-

PDIPTN. Pustek Akselerator dan Proses Bahan-BATAN. Yogyakarta.

Sikiric, M. D., and H. F. Milhofer. 2007, Adv Colloid Interface Sci. Pp

128-130 (2006); 135-158.

Sthal, E. 1985. Analisa Obat secara Kromatografi Mikroskopi. Alih Bahasa

Padmawinata, K., I., Sudiro, dan S., Niksolihin. Institut Teknologi Bandung.

Bandung.

Suharso dan Buhani. 2012. Penanggulangan Kerak. Lembaga Penelitian

Universitas Lampung. ISBN: 978-979-8510-52-6.

Suharso, Buhani, S. Bahri and T. Endaryanto. 2010. The Use of Gambier Extracts

from West Sumatra as a Green Inhibitor of Calcium Sulfate (CaSO4) Scale

Formation. Asian Journal Research Chemistry. 1(3): 183-187.

Suharso, Buhani, T. Suhartati, dan L. Aprilia. 2007. Sintesis C- Metil-4,10,16,22

Tetrametoksi Kaliks[4]Arena dan Peranannya Sebagai Inhibitor

Pembentukan Kerak Kalsium Karbonat (CaCO3). Laporan Akhir Program

Insentif. Unversitas Lampung. Bandar Lampung.

Suharso dan Buhani. 2011. Efek Penambahan Aditif Golongan Karboksilat dalam

Menghambat Laju Pembentukan Endapan Kalsium Sulfat. Jurnal Natur

Indonesia. 13(2): 100-104.

Suherdi, A., Denian, Syamsu. 1991. Budidaya dan Pasca Panen Gambir serta

Permasalahannya. Biro Bina Pengembangan Sarana Perekonomian. Dati I

Sumbar. Padang.

Sukati, K., Kusharyono. 2004. Efek Infus Gambir ( U. gambir R) yang Diperoleh

dari Pasar Terhadap Parameter Omset dan Durasi Waktu Tidur Tiopental

pada Mencit Jantan. Seminar Nasional Tumbuhan Obat Indonesia. Padang.

Svehla, G. 1990. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro.

Alih Bahasa Oleh L. Setiono dan A. H Pudjaatmaka. PT.Kalman Media

Pustaka. Jakarta.

Syahri, M., dan B. Sugiharto. 2008. Scale Treatment pada Pipa Distribusi Crude

Oil Secara Kimiawi. Prosiding Seminar Nasional Teknoin. Jurusan Teknik

Kimia Fakultas Teknologi Industri UPN. Yogyakarta.

Thorpe, J. F., and M. A. Whiteley. 1921. Thorpe’s Dictionary of Applied

Chemistry. Fourth Edition. Longmans. Green and Co. London. (2): 434-438.

Wafiroh, S. 1995. Pemurnian Garam Rakyat Dengan Kristalisasi Bertingkat.

Laporan Penelitian. Universitas Airlangga. Surabaya.

Wang, Y., A. J. Babchin, L. T. Cherny, R. S. Chow, R. P. Sawatzky. 1997. Rapid

Onset of Calcium Carbonate Crystallization Under The Influence of A

Magnetic Field. Water Research. (31): 346.

Webb, P. A. 2002. Interpretation of Particle Size Reported by Different Analytical

Technique. Diakses melalui www.micromeristics.com. Pada tanggal 5 Januari

2015 Pukul 14.00 WIB.

Weijnen, M. P. C., W. G. J. Marchee, and G. M. V. Rosmalen. 1983. A

Quantification of The Effectiveness of An Inhibitor on The Growth Process

of A Scalant. Desalination. (47): 81-92.

Zamarel dan E. A. Hadad. 1991. Budidaya Tanaman Gambir. Edisi Khusus

Penelitian Tanaman Rempah dan Obat. 7(2): 7-11.

Zeiher, E. H. K., H. Bosco, and K. D. Williams. 2003. Novel Antiscalant Dosing

Control. Elsevier Science B.V. Desalination. (157): 209-216.

Zhang, Y and R. A. Dawe. 2000. Influence of Mg2+

on The Kinetics of Calcite

Precipitation and Calcite Crystal Morphology. Chemical Geology. (163):

129-138

Zhang, K., M. Sun, P. Werner, A. J. Kovera, J. Albu, F. X. Pi-Sunyer, and C. N

Boozer. 2002. Sleeping Metabolic Rate in Relation to Body Mass Index and

Body Composition. International Journal of Obesity Relations Metabolic

Disorder. (26): 376-383.