MINYAK BUMI

MINYAK BUMI

1.    Pembentukan Minyak Bumi dan Gas Alam

Berdasarkan teori pembentukannya, minyak bumi berasal dari hasil pelapukan organisme hidup yang berlangsung sangat lama (berjuta-juta tahun). Pembentukan minyak bumi memerlukan lingkungan yang dapat memberi kadar zat organik tinggi dan memberi kesempatan pengawetan sehingga tidak terjadi oksidasi atau pembusukan. Daerah pantai yang memiliki muara sungai menghadap ke laut terbuka, memiliki kemungkinan lebih besar memproduksi zat organik. Selanjutnya, zat organik tersebut menyebar ke dalam batuan serpih lempung yang halus, terakumulasi dan terkonsentrasi. Kemudian zat tersebut bergerak masuk ke dalam batuan dan terperangkap di dalam batuan sedimen. Minyak bumi berada dalam batuan sehingga disebut petroleum (bahasa Latin, petrus yang berarti batu dan oleum yang berarti minyak.

 

2.        Komponen Penyusun Minyak Bumi

Minyak bumi hasil eksplorasi masih berupa minyak mentah (crude oil). Komponen utama minyak bumi adalah senyawa hidrokarbon, baik alifatik, alisiklik maupun aromatik. Kadar unsur karbon dalam minyak bumi dapat mencapai 80%-85%.

Berikut adalah komposisi senyawa hidrokarbon dalam beberapa komponen minyak bumi.

 

Komponen minyak bumi	% Volume
	n-alkana	sikloalkana	isoalkana	Aromatik	Residu
Gas	100	-	-	-	-
Bensin	38	43	20	9	-
Kerosin	23	43	15	19	-
Solar	22	48	9	21	-
Pelumas	16	52	6	24	-
Residu	13	51	1	27	8

 

 

3.        Pengolahan Minyak Bumi

Pengolahan minyak mentah melalui beberapa proses sebagai berikut:

a.         Destilasi/ Penyulingan

Merupakan cara pemisahan campuran senyawa berdasarkan pada perbedaan titik didih komponen-komponen penyusun campuran tersebut. Minyak mentah mengandung campuran senyawa hidrokarbon yang memiliki titik didih bervariasi, dari metana (CH₄) yang memiliki titik didih paling rendah sampai residu yang memiliki titik didih paling tinggi sehingga tidak teruapkan pada pemanasan. Gambar berikut menunjukkan proses destilasi bertingkat.

Destilasi bertingkat adalah destilasi yang menggunakan beberapa tingkatan suhu pendinginan atau pengembunan.

Proses :

-            Minyak mentah dipanaskan pada 370⁰C sehingga mendidih dan menguap.

-    Minyak yang menguap naik ke bagian atas kolom dan selanjutnya terkondensasi (mengembun) pada suhu yang berbeda-beda.

-            Fraksi minyak bumi yang tidak terkondensasi terus naik ke bagian atas kolom sehingga keluar sebagai gas alam.

Fraksi minyak bumi dari proses destilasi bertingkat ini kualitasnya belum sesuai dengan kebutuhan masyarakat sehingga perlu pengolahan lebih lanjut. 

b.      Cracking

Pengolahan selanjutnya adalah proses cracking, yaitu penguraian (pemecahan) molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang besar menjadi molekul-molekul senyawa yang lebih kecil. Terdapat dua cara proses cracking, yaitu :

1.        Cara panas (thermal cracking) adalah proses cracking dengan menggunakan suhu tinggi serta tekanan rendah

2.        Cara katalis (catalytic cracking) adalah proses cracking dengan menggunakan bubuk katalis platina atau molibdenum oksida

 

c.    Reforming

Reforming adalah pengubahan bentuk molekul bensin yang bermutu kurang baik (rantai karbon lurus) menjadi bensin yang bermutu lebih baik (rantai karbon bercabang). Reforming juga disebut isomerisasi. Reforming dilakukan dengan menggunakan katalis dan pemanasan.

 

d.      Polimerisasi

Polimerisasi adalah proses penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar. Misalnya, penggabungan senyawa isobutena dengan senyawa isobutana yang menghasilkan isooktana (bensin berkualitas tinggi)

 

e.       Treating

Merupakan proses pemurnian minyak bumi dengan cara menghilangkan pengotor-pengotornya. Proses ini ada beberapa jenis, yaitu:

1.   Copper sweetening dan doctor treating (proses penghilangan pengotor yang dapat menimbulkan bau yang tidak sedap)

2.        Acid treatment (proses penghilangan lumpur dan perbaikan warna)

3.        Desulfurizing (proses penghilangan unsur belerang)

 

f.       Blending

Adalah proses pencampuran zat aditif kedalam bensin. Bahan-bahan tersebut antara lain tetra etil lead (TEL), metil tertier buthyl ether (MTBE), etanol dan metanol. Penambahan zat aditif ini dapat meningkatkan bilangan oktan.

 

4.        Bensin dan Bilangan Oktan

Komponen utama bensin adalah n-heptana (C₇H₁₈) dan isooktana (C₈H₁₈). Kualitas bensin ditentukan oleh kandungan isooktana yang dikenal dengan istilah bilangan oktan. Bilangan oktan n-heptana = 0 dan bilangan oktan isooktana =100. Jika bensin mengandung 75% isooktana dan 25% n-heptana, berarti bilangan oktan bensin tersebut adalah 75. Kandungan isooktan bensin memiliki fungsi sebagai berikut:

1.         Mengurangi ketukan (knocking) pada mesin kendaraan

2.         Meningkatkan efisiensi pembakaran sehingga menghasilkan energi yang lebih besar

Selain dapat dilakukan dengan cara memperbesar kandungan isooktana, bilangan oktan bensin dapat juga ditingkatkan dengan cara menambah zat aditif antiketukan, seperti :

1.         Tetra Ethyl Lead (TEL)

TEL memiliki rumus molekul Pb(C₂H₅)₄. Untuk mengubah Pb dari bentuk padat menjadi gas, pada bensin yang mengandung TEL ditambahkan zat aditif lain, yaitu etilen bromida (C₂H₅Br). Logam Pb yang dibebaskan pada pembakaran dapat bereaksi dengan etilen bromida membentuk uap PbBr₂. Logam Pb yang dibebaskan dari pembakaran bensin yang mengandung TEL menjadi masalah bagi lingkungan karena Pb merupakan logam berat yang dapat membahayakan lingkungan.

 

 

 

2.      Methyl Tertier Buthyl Ether (MTBE)

Senyawa MTBE memiliki bilangan oktan 118 dan rumus struktur sebagai berikut:

 

Senyawa MTBE ini lebih aman dibandingkan TEL karena tidak mengandung timbal. Namun, senyawa ini tetap berpotensi mencemari lingkungan karena sulit diuraikan oleh mikro organisme.

 

3.      Etanol

Etanol dengan bilangan oktan 123 merupakan zat aditif yang dapat meningkatkan efisiensi pembakaran bensin. Etanol lebih unggul dibandingkan TEL dan MTBE karena tidak mencemari udara dengan timbal dan lebih mudah diuraikan oleh mikroorganisme. Selain itu, etanol juga diperoleh dari fermentasi tumbuh-tumbuhan sehingga bahan baku pembuatannya tersedia dalam jumlah yang cukup melimpah di alam dan dapat dibudidayakan.

 

2.                  Dampak Pembakaran Bahan Bakar Terhadap Lingkungan

Minyak bumi merupakan campuran senyawa hidrokarbon sehingga pembakarannya menghasilkan oksida karbon (CO₂ dan CO) dan uap air. Selain itu, minyak bumi juga mengandung unsur belerang dan nitrogen sehingga pembakarannya juga menghasilkan oksida belerang (SO₂ dan SO₃) dan oksida nitrogen (NO₂). Senyawa-senyawa oksida tersebut dapat mencemari udara. Selain senyawa oksida, timbal yang dilepaskan oleh bensin yang mengandung TEL juga menyebabkan penurunan kualitas udara.oleh karena itu, negara-negara maju melarang penggunaan bensin yang mengandung timbal.

1.      Oksida karbon

Gas pencemar udara dari oksida karbon adalah:

a.         Gas karbon dioksida

Gas karbon dioksida dihasilkan dari proses pernapasan dan pembakaran sempurna dari berbagai senyawa karbon. Gas ini tidak membahayakan kesehatan, tetapi pada konsentrasi tinggi (10-20%) dapat menyebabkan pingsan karena CO₂ menggantikan posisi oksigen dalam tubuh sehingga tubuh kekurangan oksigen. CO₂ juga dapat membentuk lapisan di atmosfer sehingga menahan sinar inframerah  yang dipantulkan bumi, sehingga suhu bumi menjadi meningkat.

b.        Gas karbon monoksida

Gas CO sangat beracun karena dapat berikatan  dengan hemoglobin (Hb) darah. Jika terdapat CO dan O₂ di dalam darah, maka yang akan terikat oleh Hb adalah gas CO. Batas kadar CO dalam udara bersih 0,1 bpj. Kadar CO 100 bpj di udara dapat menyebabkan sakit kepala, lelah, sesak napas dan pingsan. Dalam waktu empat jam, hal ini dapat menimbulkan kematian.

Gas CO juga dihasilkan dari pembakaran tidak sempurna dari bahan bakar kendaraan bermotor:

C_xH_y(l) + O_2(g)  à  C_(s)+ CO_(g) + CO_2(g) + H₂O_(g)

 

2.      Oksida belerang

Dihasilkan dari pembakaran bahan bakar kendaraan bermotor, asap industri dan pembakaran batu bara.

S_(s) + O_2(g) à  SO_2(g)

Minyak bumi dan batu bara mengandung kadar belerang 0-6%. Batas kadar SO₂ dalam udara bersih adalah 0,0002 bpj.  Dalam jumlah sedikit, SO₂ dapat menyebabkan batuk-batuk dan sesak napas, sedangkan dalam jumlah besar  dapat merusak saluran pernapasan (radang tenggorokan, radang paru-paru) serta menyebabkan kematian. Pencemaran gas ini terhadap tumbuhan  dapat menyebabkan pembentukan noda cokelat pada daun, bahkan dapat menyebabkan kerontokan.

Gas SO₂  di udara dapat teroksidasi menghasilkan SO₃:

2SO_2(g) + O_2(g)  à2SO_3(g)

SO₂ adalah oksida asam yang mudah bereaksi dengan air membentuk asam sulfat :

SO_3(g) + H₂O_(l)  à H₂SO_4(aq)

Reaksi diatas dapat terjadi di udara sehingga air hujan yang sudah bereaksi dengan gas SO₃ bersifat asam. Peristiwa ini dikenal dengan sebutan hujan asam.

 

3.      Oksida Nitrogen

Oksida nitrogen yang merupakan gas pencemar adalah NO dan NO₂. NO terbentuk secara alami dari reaksi nitrogen dan gas oksigen diudara dengan bantuan petir.

N_2(g) + O_2(g)    à 2NO_(g)

Gas NO juga dihasilkan dari pembakaran bahan bakar kendaraan bermotor dan dari aktivitas industri. Gas NO di udara dapat teroksidasi menghasilkan gas NO₂

2NO_(g) +  O_2(g)  à 2NO_2(g)

Batas kadar NO₂ untuk udara bersih adalah 0,001 bpj. Gangguan kesehatan yang disebabkan oleh udara yang tercemar gas NO₂ berupa gangguan saluran pernapasan dan mata terasa perih. Gas NO₂ juga merupakan oksida asam sehingga hasil reaksinya dengan air hujan dapat menyebabkan hujan asam.

 

4.      Logam Timbal (Pb)

Logam Pb bersifat racun karena dapat masuk ke dalam peredaran darah dan merusak syaraf otak. Logam ini juga dapat menurunkan tingkat kecerdasan anak, menghambat pertumbuhan, dan dapat menimbulkan kelumpuhan. Gejala keracunan logam Pb adalah mual, anemia, dan sakit perut.

  

5.      Partikulat

Partikel-partikel padat atau cair di udara disebut partikulat. Partikulat padat disebut asap dan partikulat cair disebut kabut. Partikulat padat dihasilkan dari pembakaran bahan bakar terutama solar dan batu bara, pembakaran sampah, aktivitas gunung berapi, dan kebakaran hutan. Partikulat cair terbentuk  dari senyawa hidrokarbon yang menguap. Keberadaan partikulat padat dan cair ditambah dengan adanya oksida-oksida nitrogen dan belerang di udara, akan menimbulkan asap kabut yang dikenal dengan istilah smog.