Minyak Bumi

A.Proses Pembentukan Minyak Bumi

                Minyak bumi terbentuk dari proses pelapukan fosil tumbuhan dan hewan purba yang tertimbun dan mengendap berjuta-jurta tahun yang lalu. Sisa-sisa  tumbuhan dan hewan ini tertimbun endapan lumpur, pasir, dan zat lain, serta mendapat tekanan dari panas bumi secara alami. Bersamaan proses tersebut bakteri pengurai merombak senyawa-senyawa kompleks menjadi senyawa minyak bumi yang terkumpul dalam pori-pori batu kapur/batu pasir. Dengan adanya gaya kapiler, minyak bumi bergereak perlahan-lahan ke atas. Jika gerakan ini terhalang batuan yang tidak berpori, maka terjadi akumulasi minyak dalam batuan. Inilah sebabnya mengapa minyak bumi disebut petroleum (petrus=batu, oleum=minyak).

                Daerah di dalam lapisan tanah yang kedap air tempat terkumpulnya  minyak bumi disebut antikinal atau cekungan. Di dalam cekungan ini lapisan paling bawah berupa air, lapisan di atasnya adalah minyak bumi, dan rongga diatas minyak bumi berisi gas alam. Jika akumulasi minyak bumi di suatu cekungan cukup banyak (cukup menguntungkan secara komersial), minyak bumi tersebut diambil dengan cara pengeboran.

Pembentukan minyak bumi di dasar laut sebagai berikut :

(1.)Sisa tumbuhan dan hewan yang mati tenggelam ke dasar laut dan tertutup oleh pasir.

(2.)Selama jutaan tahun sisa tersebut tertimbun menjadi batu padas.

(3.)Pengubahan sisa-sisa tersebut menjadi minyak dan gas alam.

B.Komponen-Komponen Minyak Bumi

Minyak bumi merupakan campuran kompleks yang sebagian besar terdiri dari senyawa hidrokarbon. Hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi sebagian besar tersusun atas senyawa alkana (hidrokarbon jenuh) dan sedikit alkena, alkuna, dan alkadiena (hidrokarbon tidak jenuh).

Senyawa-senyawa yang merupakan komponen minyak bumi dapat dilihat dalam table berikut :

Jenis Senyawa	Persentase (%)	Contoh Senyawa
Hidrokarbon Senyawa Belerang Senyawa Oksigen Senyawa Nitrogen Organologam	90 – 99 0,1 – 7 0,06 – 0,4 0,01 – 0,9  0,01	Alkana, sikloalkana, dan aromatis Tioalkana (R – S – R), alkanatiol (R – S – H) Asam Karboksilat (R – COOH) Pirol (C4H5N) Senyawa-senyawa dari logam Ni dan V

C.Proses Pengolahan Minyak Bumi

                Ditinjau dari proses terbentuknya, maka minyak bumi berada kurang lebih 3 – 4 km dari bawah permukaan tanah. Untuk memperoleh minyak bumi, dilakukan dengan cara pengeboran. Hasilnya berupa minyak mentah yang belum dapat digunakan, sehingga harus diolah lebih lanjut. Minyak mentah dipisahkan menjadi sejumlah fraksi-fraksi melalui proses distilasi/penyulingan bertingkat. Pemisahan minyak mentah ke dalam komponen-komponen murni (senyawa tunggal) tidak mungkin dapat dilakukan. Selain tidak praktis, juga terlalu banyak senyawa-senyawa yang ada dalam minyak bumi. Alasan yang lain karena senyawa hidrokarbon mempunyai isomer yang titik didihnya berdekatan.

                Fraksi-fraksi yang diperoleh dari distilasi minyak bumi adalah campuran  hidrokarbon yang mendidih pada trayek suhu tertentu. Distilasi ini dilakukan dalam menara distilasi yang terdapat pelat-pelat dengan jarak tertentu dan merupakan sejumlah sungkup udara (bubble caps).

                Proses di dalam  ini diawali dengan memompakan minyak mentah yang telah dipanaskan sampai suhu 340⁰C ke menara distilasi. Di dalam menara ini sebagian minyak mentah akan menguap dan bergerak melalui bubble caps, sebagian uap mencair dan mengalir  melalui pelat sehingga terpisah dari fraksi lain. Uap yang tidak mencair terus naik ke atas dan akan mencair sedikit demi sedikit sesuai titik didihnya, sampai akhirnya diperoleh fraksi-fraksi minyak bumi berdasarkan titik didihnya, dalam fraksi gas-gas.

                Petroleum eter, bensin, nafta, kerosin, dan solar merupakan kelompok distilat (cairan hasil distilasi) sedangkan minyak pelumas, vaselin, lilin, dan aspal merupakan residu (padatan sisa distilasi).

                Fraksi-fraksi minyak bumi tesebut diperoleh melalui pengolahan minyak  bumi. Pengolahan ini dilakukan pada kilang minyak melalui dua tahap. Tahap pertama pengolahan dikenal dengan nama primary processing. Proses dilakukan dengan cara distilasi bertingkat. Sedangkan pengolahan tahap kedua dinamakan secondary processing. Proses ini dilakukan dengan beberapa metode sebagai berikut :

1.Primary Processing

Proses tahap pertama adalah proses distilasi bertingkat. Distilasi bertingkat, merupakan proses distilasi yang dilakukan berulang kali, untuk mendapatkan berbagai macam fraksi yang berbeda titik didihnya.

                Fraksi-fraksi hasil distilasi bertingkat minyak bumi adalah sebagai berikut :

a.       Fraksi pertama adalah elpiji. Elpiji merupakan gas yang dicairkan atau biasa disebut LPG (Liquified Petroleum Gas). Kegunaan dari LPG adalah sebagai bahan bakar kompor gas, mobil dengan BBG (bahan bakar gas), atau diolah menjadi bahan kimia lain.

b.      Fraksi kedua adalah gas buni atau dikenal dengan nama nafta. Nafta tidak dapat langsung dipakai, namun diolah dahulu menjadi bensin atau bahan petrokimia lain.

c.       Fraksi ketiga adalah kerosin atau minyak tanah dan avtur, yang digunakan sebagai bahan bakar pesawat jet.

d.      Fraksi keempat adalah solar. Solar biasa dipakai sebagai bahan mesin diesel.

e.      Fraksi kelima merupakan residu yang berisi hidrokarbon rantai panjang. Residu ini dapat diolah kedalam tahap selanjutnya menjadi senyawa karbon lain, aspal, dan lilin.

2.Secondary Processing

Proses tahap kedua ini merupakan proses lanjutan dari primary processing. Proses-proses yang terjadi pada tahap kedua ini meliputi sebagai berikut :

a.Cracking (Perengkahan)

Tujuan dari proses cracking adalah untuk mengubah struktur kimiawi senyawa-senyawa hidrokarbon. Terdapat beberapa proses dalam cracking, yaitu :

1.)Perengkahan/pemecahan rantai,

2.)Alkilasi (pembentukan alkil),

3.)Polimerisasi/penggabungan rantai karbon

4.)Reformasi/perubahan struktur, dan

5.)Isomerisasi (perubahan isomer).

b.Proses ekstraksi, yaitu pembersihan produk dengan menggunakan pelarut.

c.Kristalisasi, merupakan proses pemisahan fraksi melalui perbedaan titik cairnya. Contohnya, pemurnian solardengan proses pendinginan, penekanan, dan penyaringan hingga diperoleh produk lilin.

d.Treating atau pembersihan dari kontaminasi. Pembersihan ini dilakukan untuk mengantisipasi bila pada primary processing terjadi kontaminasi oleh kotoran. Pembersihan dilakukan dengan cara menambahkan soda kaustik (NaOH) atau tanah liat atau melalui proses hidrogenasi.

Hasil yang diperoleh dari tahap kedua, dikelompkan berdasarkan jumlah atom C pada rantai karbon senyawa hidrokarbon dan titik didihnya.

Berikut ini adalah table fraksi hidrokarbon hasil penyulingan minyak bumi tahap kedua:

Fraksi	Jumlah Atom C	Titik Didih ( C)	Kegunaan
Gas	C1 – C4	-160 s.d. -30	Bahan bakar, sumber hydrogen
Petroleum eter	C5 – C6	30 – 90	Pelarut
Bensin (gasoline)	C5 – C12	70 – 140	Bahan bakar
Nafta (bensin berat)	C6 – C12	140 – 180	Zat aditif bensin
Minyak tanah, avtur	C9 – C14	180 – 250	Bahan bakar rumah tangga, mesin jet
Solar, minyak diesel	C12 – C18	270 – 350	Bahan bakar diesel, industry
Pelumas	C18 – C22	350 keatas	Pelumas
Minyak bakar	C22 – C25	350 keatas	Bahan bakar industry
Parafin/lilin	C20  ke atas	350 keatas	Penerangan
Aspal	C20  ke atas	350 keatas	Pelapis jalan raya

D.Kualitas Bensin

                Bensin atau sering disebut gasoline/premium terdiri dari campuran isomer heptana (C₇H₁₆) dan oktana (C₈H₁₈). Merupakan salah satu fraksi minyak bumi yang digunakan sebagai baha bakar mesin dan kendaraan bermotor. Sebenarnya, fraksi bensindalam minyak tanah relative sedikit. Olek karena itu, pada pengolahan minyak bumi dilakukan secara cracking. Proses cracking adalah proses pemutusan rantai panjang hidrokarbon. Caranya, dengan memanaskan minyak bumi pada suhu 800⁰C, agar fraksi yang berantai panjang namun kurang komersil pecah menjadi fraksi bensin yang mempunyai rantai ikatan lebih pendek.

                Mutu bahan bakar bensin ditentukan oleh jumlah ketukan (knocking) yang ditimbulkan. Jumlah ketukan dinyatakan dala oktan. Semakin tinggi mutu bensin, berarti jumlah ketukan semakin sedikit, dan angka oktannya semakin tinggi. Sebagai pembanding dalam penentuan bilangan oktan pada bensin digunakan nilai n – heptana dan isooktana. Kedua senyawa ini merupakan sebagian senyawa yang terdapat dalam besin. Isooktana menberikan ketukan paling sedikit, diberi nilai 100. n – heptana menghasilkan ketukan paling sedikit, diberi nilai nol. Suatu campuran yang terdiri dari 80% isooktana dan 20% n – heptana mempunyai nilai oktan sebesar = 80

                Salah satu jenis bensin, misalnya premix, mempunyai nilai oktan 94. Ini berarti, mutu premix setara dengan campuran 94% isooktana dan 6% n – heptana. Hal ini bukan berarti dalam premix hanya terdiri dari 94% isooktana dan 6% n – heptana. Namun, mutu premix atau jumlah ketukan yang dihasilkan setara dengan campuran 94% isooktana dan 6% n – heptana. Premium mempunyai nilai oktan antara 80 – 85. Sedankan super TT nilai oktanya 98. Bensinyang digunakan sebagai bahan bakar motor, diperoleh langsung dari penyulingan minyak bumi. Pada umumnya, bensin menimbulkan banyak ketukan. Hal ini terjadi karena sebagian besar bensin merupakan hasil penyulingan terdiri dari alkana rantai lurus.

                Bensin yang berantai hidrokarbon lurus kualitasnya kurang baik karena mengakibatkan penyalakan/knocking pada mesin, sehingga mesin menjadi cepat rusak. Namun, knocking ini dapat dikurangi dengan menambahkan TEL (Tetra Ethyl Lead) yaitu Pb (C₂H₅)₄. Penambahan 2 – 3 mL TEL ke dalam 1 galon bensin, dapat menaikkan nilai oktan 15 poin. Kekurangan dari penambahan TEL ini adalah dalam pembakaran bensin akan menghasilkan oksida timah hitam yang keluar bersama asap knalpt atau menempel pada mesin.

                Untuk mengantisipasinya, maka ke dalam bensin bertimpal ini dicampurkan 1,2 – dibromo etana sehingga endapan PbO dalam mesin tidak terjadi.

E.Dampak Pembakaran Bensin terhadap Lingkungan

Pemakainan TEL pada bensin, selain mampu mempercepat pembakaran bensin, ternyata juga memberikan dampak negative yaitu menghasilkan partikulat Pb dari knalpot yang mengakibatkan pencemaran udara, menggangu pernapasan, gigi rapuh, kerusakan tulang belakanh, terhambatnya kerja enzim, dan terggangunya pembentukan hemoglobin. Untuk mengganti TEL digunakan MTBE (Metil Tersier Butil Eter). Namun perlu diketahui bahwa memakai timbale atau bukan timbale, bensin tetap merupakan penyebab polusi udar terbesar karena merupakan sumber utama gas CO₂. CO₂ dihasilkan dari proses pembakaran sempurna.

Reaksi pembakaran sempurna tersebut sebagai berikut:

2C₈H₁₈ + 25O₂ → 16 CO₂ + 18H₂O

                Selain itu pembakaran bensin juga menghasilkan gas CO yang beracun dan dapat berikatan dengan hemoglobin dalam darah, dan menghalangi ikatan O₂ dengan hemoglobin.

Reaksinya sebagai berikut:

C₈H₁₈ +  17/2 O₂  → 8CO + 9H₂O

                Bila gas O₂ yang tersedia cukup, maka reaksi tersebut akan berjalan sempurna. Namun jika tidak, maka akan terjadi pembakaran tidak sempurna yang menghasilkan gas CO. Gas CO dapat berikatan dengan hemoglobin, yang seharusnya berdungsi mengikat O₂. Tetapi karena kemampuan CO untuk mengikat tersebut lebih kuat, maka Hb yang telah berikatan dengan CO menjadi HbCO tidak bisa lagi mengikat O₂. Akibatnya tubuh akan kekurangan O₂.

                Ambang batas CO di udara adalah < 100 ppm. Udara dengan kadar CO > 100 ppm menyebabkan sakit kepala dan cepat lelah. Sedangkan pada kadar CO > 750 ppm dapat menyebabkan kematian, maka dari itu jangan menyalakan mesin di ruang tertutup!

                Pembakaran bensin yang mengandung belerang secara terus – menerus dan oksida belerang yang dilepas ke udara dalam jumlah banyak akan menimbulkan hujan asam. Selain itu, CO₂ yang terlalu banyak di udara akan menyebabkan peningkatan suhu bumi ( green house effect ).

F.Residu Minyak Bumi dalam Industri Petrokimia

                Minyak bumi dan gas alam merupakan senyawa hidrokarbon. Kegunaan terpenting dari senyawa hidrokarbon adalah sebagai bahan bakar, baik bahan bakar minyak (BBM) ataupun bahan bakar gas (BBG), gas elpiji , bensin, solar, dan minyak tanah adalah fraksi-fraksi minyak bumi yang digunakan sehari-hari oleh masyarakat.

                Fraksi ringan dari minyak bumi, yang mempunyai atom C antara 5 – 12, sering difraksionisasi lahi menjadi fraksi-fraksi yang lebih sempit. Sebagai contoh, adalah nafta, yang mempunyai atom C₆ – C₁₀. Nafta merupakan bahan baku yang digunakan dalam berbagai industry, seperti plastic, serat sintetis, karet sintetis, nilon, detergen, pestisida, kosmetik, obat-obatan, dan juga sebagai pelarut.

                Selain fraksi-fraksi minyak bumi, terdapat residu/padatan minyak bumi yang dimanfaatkan untuk berbagai kebutuhan. Misalnya aspal untuk pengeras jalan. Ada juga yang dimanfaatkan sebagai bahan bakar kapal laut.

                Kegunaan lain yang tak kalah penting adalah sebagai bahan baku produk-produk industry yang memakai bahan baku hidrokarbon (petrokimia), misalnya plastic, karet sintetis, minyak pelumas, vaselin, dan lilin.