Perlindungan Korosi Logam yang Dilakukan oleh Biofilm yang Dibentuk Oleh Bakteri

Eksopolisakarida (EPS) merupakan material penting yang dikeluarkan bakteri memerankan peranan sebagai pertahanan diri terhadap tekanan lingkungan dengan cara dapat menempel ke permukaan dan menjerap makanan, yang difasilitasi dengan proses pembentukkan dan perkembangan biofilm. Biofilm mikroorganisme selain dikenal sebagai penyebab korosi logam, biofilm ini juga ternyata dapat melindungi logam dari korosi. Hal ini terlihat pada kemampuan biofilm mikroorgansime yang dapat mencegah korosi pada peralatan, permukaan benda, dan material yang menempel pada galangan kapal.1,2

Korosi logam merupakan masalah yang serius pada perusahaan. Diperkirakan biaya yang dikeluarkan pertahun untuk masalah korosi hingga 4.2% dari pendapatan kotor AS. Biaya ini dapat dikurangi secara signifikan dengan teknik perlindungan korosi yang lebih baik dan lebih luas. Perlindungan korosi secara tradisional melibatkan penggunaan pelapis kimia untuk melindungi permukaan logam melalui mekanisme penghalang dan pasif. Meskipun demikian, lapisan ini tidak permanen dan biaya yang digunakan untuk pelapisan komponen sangat mahal. Penggunaan pelapis sebelum komponen dikenalkan melibatkan layanan yang memperbengkak biaya karena bahan-bahan tersebut rentan terhadap abrasi dan bentuk lain secara mekanik meninduksi rusak. Oleh karena itu, pelapisan dapat diaplikasikan dengan mudah dan perawatan pada bagian yang terkorosi dan hemat-biaya merupakan alternatif yang menarik untk melindungi metode yang saat ini digunakan.

Kadmium merupakan bahan pelapis logam karbon yang sangat tahan terhadap korosi, terutama di lingkungan bergaram, memiliki koefisien friksi yang rendah, dan dapat menempel secara elektrik dengan baik. Bahan ini digunakan di industri minyak, automotif, listrik dan elektronik. Kadmium sangat beracun dan memiliki titik didih yang rendah sehingga sangat berbahaya untuk industri makanan dan farmasi. Kadmium dicatat sekarang sebagai salah satu penyebab keracunan logam terbesar. Berdasarkan survey yang dilakukan oleh agen untuk materi dan penyakit Amerika, ATSDR (Agency for Toxic Substances and Disease Registry) dan badan perlindungan lingkungan, EPA (Environmental Protection Agency) kadmium menempati posisi ke tujuh sebagai bahan yang berbahaya dan resiko bahaya yang tinggi bagi manusia.3

Ada data indikator yang menunjukkan produksi EPS dapat berefek terhadap penghambatan korosi logam oleh Lactobacillus fermentum Ts. Strain Lactobacillus fermentum Ts strain diisolasi dari tepung rye Bulgarian. Diujikan kemampuannya untuk memproduksi eksopolisakarida ketika ditumbuhakan pada medium. Hasil sampel stabilitas logam yang terkorosi, rasio korosi, derajat perlindungan, dan koefisien perlingungan telah dikalkulasi. Struktur lapisan yang menutupi lempengan logam dianalisi dengan SEM (scanning electron microscopy) JSM 5510.

Percobaan yang dilakukan dengan panel logam ( 10 × 4 × 0.2 mM) diperlakukan dengan C2H5OH 70%, dicuci dengan air dan dikeringkan dengan oven, didinginkan di desikator, berat diukur hingga diperoleh nilai yang konstan. Berat diukur dengan metode analytical balances. Dimensi diukur dengan mikrometer. Sampel logam dimasukan ke dalam air laut sebagai kontrol dan dilarutkan (3: 100) pada media pertumbuhan, strain ditambahkan sebagai penghambat korosi. Durasi inkubasi sesuai prosedur 120 jam pada suhu 18°C. Setelah perlakuan sampel logam dicuci dengan air dan dikeringkan hingga diperoleh berat yang konstan.  Struktur lapisan yang menutupi lempeng logam dianalisis dengan menggunakan SEM (scanning electron microscopy) JSM 5510.

Strain Lactobacillus delbrueckii B5, L. delbrueckii K27, L. delbrueckii B8, L. delbrueckii O43, L. delbrueckii K3, L. delbrueckii K17, and L. delbrueckii K15 dapat menyintesis eksopolisakarida yang memiliki properti penghambatan. Beberapa strain lactobacillus seperti genus Leuconostoc juga diketahui menyekresikan trans glucosidases setalah ditumbuhkan pada medium yang mengandung sukrosa.

 

Gbr.2  Biofilm dibentuk oleh L. delbrueckii B5 pada permukaan campuran logam, divisualisasi dengan SEM. (a) lempeng logam setelah dikorosi air laut dengan supernatan penghambat yang diperoleh campuran sukrosa 10%; (b) kontrol-lempeng logam setelah dikorosi air laut. courtesy:4

Biofilm membuat materi yang terkena air laut tidak mudah terkorosi, pada gambar dari strain yang sama ditumbuhkan dengan penambahan komposit sukrose 10% (gbr. 2a). gbr.2b menunjukkan gambar sampel lempeng logam yang diperlakukan langsung dengan air laut.

Observasi lapisan korosi yang paling mungkin adalah kristal FeCl2. Penglihatan secara mikroskop memberikan informasi tentang morfologi sel dan koloni, penyebaran mereka di permukaan, dan kehadiran (gbr. 2a) dan produk korosi alami (kristalin atau amorf; gbr.2b). Gambar tersebut juga dapat menunjukkan tipe korosi (contoh, sumuran atau korosi seragam) dengan perubahan visualisasi mikrostruktur dan kenampakan permukaan setelah pembuangan biofilm dan hasil korosi (gbr. 2b).3

Peningkatan kempuan

Penambahan 10% sukrose dan 10% maltose pada medium menstimulasi pembentukkan pembentukkan biofilm untuk melindungi logam dari korosi. 

Mikroorganisme lain yang dapat membentuk biofilm di permukaan logam dan melindungi logam tersebut dari korosi adalah bakteri anaerob Pseudomonas fragi atau bakteri fakultatif Escherichia coli DH5α. Berdasarkan laporan pengurungan masa akibat korosi berkurang hingga 2-10 kali lipat dengan adanya bakteri ini dengan membentuk biofilm pelindung. Peningkatan suhu dari 23⁰C menjadi 30⁰C menyebabkan penurunan penghambatan korosi sebesar 2-5 kali lipat oleh bakteri P. fragi tetapi justru meningkatkan penghambatan korosi 2-kali lipat oleh E-coli. LI. Serratia marcescens juga dapat menetralkan faktor-faktor di lingkungan yang mempengaruhi korosi seperti pH dan senyawa yang bersifat korosif.2,5

Homopolisakarida yang diproduksi oleh bakteri asam laktat GRAS (Generally Recognised as Safe) sering disintesis oleh enzim sukrose ekstra-seluler tunggal, hanya menggunakan sukrosa sebagai substrat. Mereka dapat diproduksi dalam jumlah yang besar. Struktur homopolisakarida yang merupakan material pembentuk EPS, pembentuk biofilm, dapat dimodifikasi untuk mengoptimalkan penggunaan properti fisikokemia mereka.4

PUSTAKA

1. Delbarre-Ladrat, Christine, Corinne Sinquin, Lou Lebellenger, Agata Zykwinska, dan Sylvia Colliec-Jouault. 2014. Exopolysaccharides produced by marine bacteria and their applications as glycosaminoglycan-like molecules. Review. Frontiers in Chemistry. Vol.2 Article 85 
2. Li, Fu-Shao; Mao-zhong An, dan Dong-xia Duan. 2012. Corrosion inhibition of stainless steel by a sulfate-reducing bacteria biofilm in seawater. International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials. Vol. 19. Issue 8, pp717-725 
3. Mainier, Fernando B., Luciane P. C. Monteiro, Lisiane H. Fernandes, dan Marco A. M. Oliveira. 2013. Restrictions on the Use Cadmium Coating in Industries. Journal of Science and Technology. VOL. 3, NO. 2.  
4. Tsveteslava, Ignatova-Ivanova dan Radoslav Ivanov. 2014.  Eksopolisakarida from Lactic acid Bacteria as Corrosion Inhibitors 
5. Videla, H.A.;Guiamet; s. dovalle;; dan E.H. Reinoso. 1993. A Practical Manual on MIC. G. Kobrin ed. NACE Internatioanl , Houston TX 125.