1. Pengertian Minyak Bumi dan Gas Alam
Minyak bumi merupakan campuran dari berbagai senyawa yang penyusun utamanya berupa senyawa hidrokarbon terutama alkana, sikloalkana, dan senyawa aromatik.
Minyak bumi adalah minyak mentah yang terbentuk secara alami dalam batuan endapan. Gas alam adalah campuran gas-gas yang mudah terbakar dan sebagian besar juga terdiri atas senyawa hidrokarbon. Gas alam biasanya ditemukan bersama-sama dengan minyak bumi di dalam kerak bumi. Hal ini dikarenakan minyak bumi dan gas alam terbentuk melalui proses alamiah yang hampir sama.
2. Proses Pembentukan Minyak Bumi Dan Gas Alam
Minyak bumi terbentuk dari penguraian jasad renik lautan, hewan, dan tumbuhan yang tertimbun selama berjuta-juta tahun di dalam permukaan tanah, sementara gas alam terbentuk dari plankton (jasad renik air) yang termasuk alga dan protozoa. Ketika mikroorganisme tersebut mati dan terakumulasi pada lantai lautan (samudra), maka mikroorganisme tersebut tertimbun secara perlahan dan sisanya mengalami tekanan di bawah lapisan endapan. Selama lebih dari jutaan tahun, tekanan dan panas yang dialami oleh lapisan tersebut secara kimia mengubah zat organik dari mikroorganisme tersebut menjadi minyak bumi dan gas alam.
Setelah pembentukan secara berangsur-angsur terjadi di dalam kerak bumi, minyak bumi dan gas alam secara perlahan mengalir ke dalam lubang-lubang kecil yang terdapat dalam batuan berpori yang bertindak sebagai tempat penyimpanan (reservoir). Karena batuan berpori ini sering kali terisi air dan minyak bumi maupun gas alam, keduanya lebih ringan dari pada air serta lebih rapat (dalam hal ini keduanya mempunyai massa jenis yang lebih besar) dari pada batuan disekelilingnya, maka minyak bumi dan gas alam bergerak naik melalui batuan. Akhirnya, sebagian dari hidrokarbon yang bergerak naik ini terperangkap oleh suatu lapisan batuan kedap atau lapisan batuan tak berpori. Karena gas alam lebih ringan dari pada minyak bumi, maka gas alam membentuk suatu lapisan di atas minyak bumi. Lapisan ini disebut dengan sungkup gas.
3. Komponen Penyusun Minyak Bumi
Minyak bumi merupakan campuran dari berbagai senyawa hidrokarbon, yaitu golongan alifatik, asiklik, dan aromatik, serta unsur lain dalam jumlah sedikit, misalnya belerang (6%), oksigen (3,5%), dan nitrogen (0,5%).
Golongan alifatik adalah golongan hidrokarbon dengan rantai atom karbon terbuka, baik rantai lurus maupun rantai bercabang. Alkana rantai lurus merupakan komponen utama dalam minyak bumi. Contohnya sebagai berikut:
CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 n-heptana
Golongan alkana rantai bercabang jumlahnya hanya sedikit.
Contoh sebagai berikut.
CH3 CH3
I I
CH3 – C – CH2 – CH – CH3
I
CH3
2,2,4-trimetilpentana (isooktana)
Golongan alisiklik adalah golongan hidrokarbon dengan rantai atom karbon tertutup. Sikloalkana yang terdapat pada minyak bumi, antara lain metilsiklopentana dan etilsikloheksana.
Golongan asiklik merupakan komponen terbesar kedua setelah golongan alifatik.
Golongan aromatik adalah golongan benzena dan turunannya. Golongan aromatik dalam minyak bumi jumlahnya sangat sedikit.
Contohnya sebagai berikut.
Benzena Toluena
4. Pengolahan Minyak Bumi
a. Proses Destilasi Bertingkat
Dalam proses distilasi bertingkat, minyak mentah tidak dipisahkan menjadi komponen-komponen murni melainkan ke dalam fraksi-fraksi, yaitu kelompok-kelompok yang mempunyai kisaran titik didih tertentu. Hal ini dikarenakan jenis komponen hidrokarbon begitu banyak dan isomer-isomer hidrokarbon mempunyai titik didih yang berdekatan.
a. Dalam menara distilasi, uap minyak mentah bergerak ke atas melewati pelat-pelat (tray). Setiap pelat memiliki banyak lubang yang dilengkapi dengan tutup gelembung (bubble cap) yang memungkinkan uap lewat kefraksi.
b. Dalam pergerakannya, uap minyak mentah akan menjadi dingin. Sebagian uap akan mencapai ketinggian di mana uap tersebut akan terkondensasi membentuk zat cair. Zat cair yang diperoleh dalam suatu kisaran suhu tertentu ini disebut fraksi.
c. Fraksi yang mengandung senyawa-senyawa dengan titik didih tinggi akan terkondensasi di bagian bawah menara distilasi. Sedangkan fraksi senyawa-senyawa dengan titik didih rendah terkondensasi di bagian atas menara.
b. Proses Konversi
Proses konversi bertujuan untuk memperoleh fraksi-fraksi dengan kuantitas dan kualitas yang sesuai dengan permintaan pasar.
Contoh: untuk memenuhi kebutuhan fraksi bensin yang tinggi, maka sebagian fraksi rantai panjang perlu diubah/dikonversi menjadi fraksi rantai pendek. Di samping itu, fraksi bensin harus mengandung lebih banyak hidrokarbon rantai bercabang, alisiklik/aromatik dibandingkan rantai lurus. Jadi, diperlukan proses konversi untuk penyusunan ulang struktur molekul hidrokarbon.
Beberapa jenis proses konversi dalam kilang minyak adalah :
a.Perengkahan (cracking)
Perengkahan adalah pemecahan molekul besar menjadi molekul-molekul kecil. Contohnya, perengkahan fraksi minyak ringan/berat menjadi fraksi gas, bensin, kerosin, dan minyak solar/diesel.
b.Reforming
Reforming bertujuan mengubah struktur molekul rantai lurus menjadi rantai bercabang, alisiklik/aroamatik. Sebagai contoh, komponen rantai lurus (C5 – C6) dari fraksi bensin diubah menjadi aromatik.
c. Polimerisasi
Polimerisasi adalah penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar. Contohnya, penggabungan molekul propena dan butena menjadi komponen fraksi bensin.
d.Coking
Coking adalah proses perengkahan fraksi residu padat menjadi fraksi minyak bakar dalam proses ini, dihasilkan kokas (coke) yang digunakan dalam indrustri aluminium sebagai electrode untuk ekstraksi logam Al.
c. Pemisahan Pengotor dalam Fraksi
Fraksi-fraksi mengandung berbagai pengotor, antara lain senyawa organik yang mengandung S, N, O ; air ; logam ; dan garam organik. Pengotor dapat dipisahkan dengan cara melewatkan fraksi melalui :
a. Menara asam sulfat, yang berfungsi untuk memisahkan hidrokarbon tidak jenuh, senyawa nitrogen, senyawa oksigen, dan residu padat seperti aspal.
b. Menara absorpsi, yang mengandung pengering untuk memisahkan air.
c. Scrubber, yang berfungsi untuk memisahkan belerang/senyawa belerang.
d. Pencampuran Fraksi
Pencampuran fraksi dilakukan untuk mendapatkan produk akhir sesuai dengan yang diinginkan.
Contoh :
a. Fraksi bensin dicampur dengan hidrokarbon rantai bercabang, alisiklik/aromatik dan berbagai aditif untuk mendapatkan kualitas tertentu.
b.Fraksi minyak pelumas dicampur dengan berbagai hidrokarbon dan aditif untuk mendapatkan kualitas tertentu.
c. Fraksi nafta dengan berbagai kualitas (grade) untuk industri petrokimia. Selanjutnya, produk-produk ini siap dipasarkan ke berbagai tempat, serta pengisian bahan bakar dan industri petrokimia.
5. Kegunaan Fraksi Minyak Bumi
Kegunaan dari fraksi-fraksi minyak bumi terkait dengan sifat fisisnya (seperti titik didih) dan juga sifat kimianya.
Tabel. Kegunaan Minyak Bumi
| Fraksi | Jumlah atom C | Titik didih (oC) | Kegunaan |
| Gas | C1 – C4 | < 20 | Sebagai bahan bakar elpiji (LPG – Liquefield Petroleum Gas) |
| Bensin (gasoline) | C5 – C10 | 40 – 180 | Bahan bakar kendraan bermotor |
| Nafta | C6 – C10 | 70 – 180 | Industri petrokimia (pembuatan plastik, karet sintetis, deterjen, cat, dan sebagainya |
| Kerosin / paraffin | C11 – C14 | 180 – 250 | Sebagai bahan bakar pesawat udara dan bahan bakar kompor parafin |
| Minyak solar dan diesel | C15 – C17 | 250 – 300 | Minyak solar sebagai bahan bakar kendaraan bermesin diesel dengan rotasi tinggiMinyak diesel sebagai bahan bakar kendaraan bermesin diesel dengan rotasi sedang/rendah. |
| Minyak pelumas | C18 – C20 | 300 – 350 | Sebagai minyak pelumas |
| Lilin | > C20 | > 350 | Sebagai lilin parafin untuk membuat lilin, lilin batik, bahan pengkilap (seperti semir sepatu), dan vaselin |
| Minyak bakar | > C20 | > 400 | Bahan bakar kapal laut, industri |
| Bitumen / aspal | > C20 | > 350 | Materi aspal jalan, atap bangunan. Sebagai lapisan anti korosi, isolasi listrik. |
6. Bensin dan Bilangan Oktan
Bensin merupakan salah satu fraksi minyak bumi yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, terutama digunakan sebagai bahan bakar pada mesin pembakaran dalam, misalnya mobil dan sepeda motor. Penggunaan bensin sebagai bahan bakar tidak terlepas dari besarnya energi yang dihasilkan dari pembakaran bensin tersebut. Pada dasarnya, bensin merupakan campuran senyawa-senyawa hidrokarbon yang terdiri dari isomer-isomer heptana (C7H16) dan oktana (C8H18). Jika bensin yang digunakan sebagai bahan bakar mesin tersebut terdiri dari n-heptana dan n-oktana, maka di dalam mesin, bensin tersebut tidak terbakar dengan sempurna, sehingga menimbulkan bunyi ketukan (knocking) yang mengganggu gerakan piston di dalam mesin. Hal ini menyebabkan mesin tidak berfungsi dengan baik (kehilangan sejumlah energi), dan pada tahap selanjutnya dapat merusak mesin. Sementara itu, bila bensin yang digunakan sebagai bahan bakar mesin terdiri dari heptana dan oktana yang bercabang, maka pembakaran yang terjadi di dalam mesin sangat efektif ( menghasilkan energi yang besar), sehingga jumlah ketukan mesin dapat dikurangi.
Kualitas bensin dapat ditentukan berdasarkan jumlah ketukan yang ditimbulkannya, dan dinyatakan dengan bilangan oktan. Jika bensin mempunyai bilangan oktan tinggi, maka bensin tersebut berkualitas baik dan sebaliknya, bensin yang mempunyai bilangan oktan rendah merupakan bensin yang tidak baik digunakan sebagai bahan bakar. Bilangan oktan pada bensin dinyatakan dengan angka 0 sampai 100.
Untuk menentukan bilangan oktan, digunakan dua jenis senyawa sebagai pembanding, yaitu n – heptana (alkana rantai lurus) dan isooktana (alkana rantai bercabang) yang keduanya merupakan senyawa yang terdapat pada bensin.
7. Dampak Dari Pembakaran Bahan Bakar Terhadap Lingkungan
a. Sumber Bahan Pencemar
- Pembakaran tidak sempurana
Pembakaran yang terjadi dalam mesin kendaraan biasanya berlangsung tidak sempurna, sehingga asap kendaraan akan mengandung karbon monoksida (CO, partikel karbon dan sisa bahan bakar).
- Pengotor Dalam Bahan Bakar
Bahan bakar fosil, khususnya batu bara, biasanya mengandung sedikit belerang. Pembakaran belerang menghasilkan oksida belerang SO2 dan SO3.
- Bahan Aditif Dalam Bahan Bakar
Untuk menaikan bilangan oktan kedalam bensin ditambahkan TEL. Pembakaran TEL akan menghasilkan timbal oksida (PbO).
b. Dampak dari Bahan Pencemar
- Karbondioksida (CO2)
Gas karbondioksida tergolong gas rumah kaca, dimana gas CO2 bersifat seperti kaca yang transparan terhadap sinar ultra violet dan sinar tampak. Peningkatan kadar CO2 di udara dapat menyebabkan peningkatan suhu permukaan bumi (efek rumah kaca).
- Karbon monoksida (CO)
Gas CO bersifat racun, menimbulkan rasa sakit pada mata, menggangu pernafasan, denyut nadi dan tekanan darah. Hal ini sisebabkan karena senyawa CO dapat membentuk persenyawaan dengan hemoglobin dalam barah. Hemoglobin yang seharusnya bereaksi denga oksigen membentuk oksihemiglobin dan membawa oksigen ke sel-sel jaringan tubuh akan di serang oleh CO, sehingga CO menghalangi fungsi vital Hb untuk membawa oksigen bagi tubuh.
- Oksida Belerang (SO2 dan SO3)
Jika gas SO2 dan SO3 bereaksi dengan air di udara lembab, akan membentuk asam yang sifatnya korosif terhadap logam-logam dan berbahaya bagi kesehatan. Gas SO2 jika bereaksi dengan oksigen di udara akan membentuk gas SO3. Gas SO3 mudah larut dalam air dan di udara lembab membentuk asam sulfat yang lebih berbahaya. Asam sulfat di udara lembab dapat membentuk aerosol yang mudah larut dalam air hujan yang dapat menyebabkan hujan asam.
- Oksida Nitrogen (NO dan NO2)
Gas NO terbentuk dari gas N2 yang terbakar di udara pada suhu tinggi. Gas NO pada kosentrasi tinggi dapat menimbulkan keracunan, jika gas NO bereaksi dengan gas O2 maka akan di hasilkan gas NO2. Gas NO2 merupakan gas beracun yang merupakan pemicu terjadinya kanker.
- Pencemaran Partikel-Partikel Padat
Partikel padat berupa asap dan debu. Partikel ini akan menimbulkan gangguan pernafasan pada manusia dan menganggu fotosintesis pada tumbuhan.
wHeLuvcHem 