MINYAK DAN GAS BUMI adalah
PAPER MINYAK DAN GAS BUMI
Oleh :
Lailatul Maghfiroh (13640046)
Dosen Pengampu : Abdul Basid, M.Si
I. PENDAHULUAN
Dalam kehidupan sehari-hari manusia sering menggunakan sumber energi
sebagai bahan bakar. Sumber energi yang banyak digunakan untuk memasak,
kendaraan bermotor dan industri berasal dari minyak bumi, gas alam, dan
batubara. Ketiga jenis bahan bakar tersebut berasal dari pelapukan sisa-sisa
organisme sehingga disebut bahan bakar fosil. Minyak bumi dan gas alam berasal
dari jasad renik, tumbuhan dan hewan yang mati. Sisa-sisa organisme itu
mengendap di dasar bumi kemudian ditutupi lumpur. Lumpur tersebut lambat laun
berubah menjadi batuan karena pengaruh tekanan lapisan di atasnya. Sementara
itu dengan meningkatnya tekanan dan suhu, bakteri anaerob menguraikan sisa-sisa
jasad renik itu menjadi minyak dan gas. Bahan-bahan atau produk yang dibuat
dari minyak dan gas bumi ini disebut petrokimia. Baru-baru ini puluhan ribu jenis
bahan petrokimia tersebut dapat digolongkan ke dalam plastik, serat sintetik, karet
sintetik, pestisida, detergen, pelarut, pupuk, dan berbagai jenis obat.
Minyak bumi dan gas alam merupakan senyawa hidrokarbon. Sifat dan
karakteristik dasar minyak bumi inilah yang menentukan perlakuan selanjutnya
bagi minyak bumi itu sendiri pada pengolahannya. Hal ini juga akan
mempengaruhi produk yang dihasilkan dari pengolahan minyak tersebut.
Pengetahuan tentang minyak bumi dan gas alam sangat penting untuk kita
ketahui, mengingat minyak bumi dan gas alam adalah suatu sumber eneri yang
tidak dapat diperbaharui, sedangkan penggunaan sumber energi ini dalam
kehidupan kita sehari-hari cakupannya sangat luas dan cukup memegang peranan
penting atau menguasai hajat hidup orang banyak. Sebagai contoh minyak bumi
dan gas alam digunakan sebagai sumber energi yang banyak digunakan untuk
memasak, kendaraan bermotor, dan industri, kedua bahan bakar tersebut berasal
dari pelapukan sisa-sisa organisme sehingga disebut bahan bakar fosil.
Oleh karena minyak bumi berasal dari fosil organisme dan merupakan energi
yang tidak dapat diperbaharuhi, kita juga harus memikirkan bahan bakar alternatif
apa yang dapat digunakan untuk menggantikan bahan bakar fosil ini jika suatu
saat nanti bahan bakar ini habis.
II.
PEMBAHASAN
A. Minyak dan Gas Bumi
Minyak bumi adalah istilah yang meluas dalam kehidupan sehari-hari.
Sebelumnya orang menggunakan istilah minyak tanah atau minyak yang
dihasilkan dari dalam tanah namun istilah yang lazim dipakai sekarang adalah
miyak bumi sementara kata ‘minyak tanah’ lazim digunakan untuk menyebut
bahan bakar kompor minyak atau bahasa Inggrisnya kerosene. Secara harfiah,
minyak bumi berarti ‘minyak di dalam perut bumi’. Istilah minyak bumi lebih
tepat karena minyak ini terdapat didalam perut bumi bukan didalam tanah. Bahasa
Inggris minyak bumi adalah petroleum yang berasal dari bahasa Yunani πέτρα
(petra) yang berarti ‘batu’ dan ἔλαιον (elaison) yang berarti minyak.
Minyak Bumi merupakan campuran dari berbagai macam hidrokarbon, jenis
molekul yang paling sering ditemukan adalah alkana (baik yang rantai lurus
maupun bercabang), sikloalkana, hidrokarbon aromatik, atau senyawa kompleks
seperti aspaltena. Setiap minyak Bumi mempunyai keunikan molekulnya masingmasing, yang diketahui dari bentuk fisik dan ciri-ciri kimia, warna, dan viskositas.
Alkana, juga disebut dengan parafin, adalah hidrokarbon tersaturasi dengan
rantai lurus atau bercabang yang molekulnya hanya mengandung unsur karbon
dan hidrogen dengan rumus umum CnH2n+2. Pada umumnya minyak Bumi
mengandung 5 sampai 40 atom karbon per molekulnya, meskipun molekul
dengan jumlah karbon lebih sedikit/lebih banyak juga mungkin ada di dalam
campuran tersebut.
Alkana dari pentana (C5H12) sampai oktana (C8H18) akan disuling menjadi
bensin, sedangkan alkana jenis nonana (C9H20) sampai heksadekana (C16H34) akan
disuling menjadi diesel, kerosene dan bahan bakar jet). Alkana dengan atom
karbon 16 atau lebih akan disuling menjadi oli/pelumas. Alkana dengan jumlah
atom karbon lebih besar lagi, misalnya parafin wax mempunyai 25 atom karbon,
dan aspal mempunyai atom karbon lebih dari 35. Alkana dengan jumlah atom
karbon 1 sampai 4 akan berbentuk gas dalam suhu ruangan, dan dijual sebagai
elpiji (LPG). Di musim dingin, butana (C 4H10), digunakan sebagai bahan
campuran pada bensin, karena tekanan uap butana yang tinggi akan membantu
mesin menyala pada musim dingin. Penggunaan alkana yang lain adalah sebagai
pemantik rokok. Di beberapa negara, propana (C 3H8) dapat dicairkan dibawah
tekanan sedang, dan digunakan masyarakat sebagai bahan bakar transportasi
maupun memasak.
Sikloalkana, juga dikenal dengan nama naptena, adalah hidrokarbon
tersaturasi yang mempunyai satu atau lebih ikatan rangkap pada karbonnya,
dengan rumus umum CnH2n. Sikloalkana memiliki ciri-ciri yang mirip dengan
alkana tapi memiliki titik didih yang lebih tinggi.
Hidrokarbon aromatik adalah hidrokarbon tidak tersaturasi yang memiliki
satu atau lebih cincin planar karbon-6 yang disebut cincin benzena, dimana atom
hidrogen akan berikatan dengan atom karbon dengan rumus umum CnHn.
Hidrokarbon seperti ini jika dibakar maka akan menimbulkan asap hitam pekat
dan beberapa bersifat karsinogenik.
Semua jenis molekul yang berbeda-beda di atas dipisahkan dengan distilasi
fraksional di tempat pengilangan minyak untuk menghasilkan bensin, bahan bakar
jet, kerosin, dan hidrokarbon lainnya. Jumlah dari masing-masing molekul pada
minyak Bumi dapat diteliti di laboratorium. Molekul-molekul ini biasanya akan
diekstrak di sebuah pelarut, kemudian akan dipisahkan di kromatografi gas, dan
kemudian bisa dideteksi dengan detektor yang cocok.
Pembakaran yang tidak sempurna dari minyak Bumi atau produk hasil
olahannya akan menyebabkan produk sampingan yang beracun. Misalnya, terlalu
sedikit oksigen yang bercampur maka akan menghasilkan karbon monoksida.
Karena suhu dan tekanan yang tinggi di dalam mesin kendaraan, maka gas buang
yang dihasilkan oleh mesin biasanya juga mengandung molekul nitrogen oksida
yang dapat menimbulkan asbut.
B. Proses Pembentukan Minyak dan Gas Bumi
Minyak bumi terbentuk dari penguraian senyawa-senyawa organik dari jasad
mikroorganisme jutaan tahun yang lalu di dasar laut atau di darat. Sisa-sisa
tumbuhan dan hewan tersebut tertimbun oleh endapan pasir, lumpur, dan zat-zat
lain selama jutaan tahun dan mendapat tekanan serta panas bumi secara alami.
Bersamaan dengan proses tersebut, bakteri pengurai merombak senyawasenyawa kompleks dalam jasad organik menjadi senyawa-senyawa hidrokarbon.
Proses penguraian ini berlangsung sangat lamban sehingga untuk membentuk
minyak bumi dibutuhkan waktu yang sangat lama. Itulah sebabnya minyak bumi
termasuk sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui, sehingga dibutuhkan
kebijaksanaan dalam eksplorasi dan pemakaiannya. Karena kondisi pembentukan
minyak bumi menjadi spesifik dan tidak sama antara minyak bumi satu dengan
minyak bumi lainnya. Berikut ini adalah tiga teori pembentukan minyak bumi :
1. Teori Biogenesis (Organik)
Macquir (Prancis, 1758) merupakan orang pertama yang pertama
kali mengemukakan pendapat bahwa minyak bumi berasal dari tumbuh tumbuhan.
Kemudian
M.W
Lamanosow
(Rusia,
1763)
juga
mengemukakan hal yang sama. Pendapat di atas juga didukun oleh sarjana
lain seperti, Nem Beery, Engler, Bruk, bearl, Hofer. Meeka mengatakan
bahwa ”minyak dan gas bumi berasal dari organisme laut yan telah mati
berjuta-juta tahun yang lalu dan membentuk sebuah lapisan dalam perut
bumi.” Minyak bumi termasuk sumber daya alam yang tidak terbarukan.
Menurut Teori Biogenesis (Organik), disebutkan bahwa minyak
bumi dan gas alam terbentuk dari beraneka ragam binatang dan tumbuhtumbuhan yang mati dan tertimbun di bawah endapan Lumpur. Endapan
Lumpur ini kemudian dihanyutkan oleh arus sungai menuju laut, akhirnya
mengendap di dasar lautan dan tertutup Lumpur dalam jangka waktu yang
lama, ribuan dan bahkan jutaan tahun. Akibat pengaruh waktu, temperatur
tinggi, dan tekanan lapisan batuan di atasnya, maka binatang serta tumbuhtumbuhan yang mati tersebut berubah menjadi bintik-bintik dan
gelembung minyak atau gas.
2. Teori Abiogenesis (Anorganik)
Barth Barthelot (1866) mengemukakan di dalam minyak bumi
terdapat logam alkali, yang dalam keadaan bebas dengan temperatur tingi
akan
bersentuhan
denagn
C02
membentuk
asitilena.
Kemudian
Mendeleyev (1877) mengemukakan bahwa minyak bumi tebentuk akibat
adanya pengauh kerja uap pada kabida-karbida logam di dalam bumi.
Pernyataan lainnya adalah minyak bumi dan gas alam terbentuk akibat
aktivitas bakteri. Unsur-unsur oksigen, belerang, dan nitrogen dari zat-zat
organik yang terkubur, akibat adanya aktivitas bakteri berubah menjadi zat
seperti minyak yang berisi hidrokarbon. Yang lebih ekstrim lagi adalah
pernyataan beberapa ahli yang mengemukakan bahwa minyak bumi mulai
terbentuk sejak zamn prasejarah, jauh sebelum bumi terbentuk dan
besamaan dengan proses terbentuknya bumi. Pernyataan itu berdasar fakta
ditemukannya material hidrokarbon dalam beberapa batuan meteor dan di
atmosfir bebeapa planet lain.
3. Teori Duplex
Teori Duplex merupakan perpaduan dari Teori Biogenetik dan
Teori Anorganik. Teori Duplex yang banyak diterima oleh kalangan luas,
menjelaskan bahwa minyak dan gas bumi berasal dari berbagai jenis
organisme laut baik hewani maupun nabati. Diperkirakan bahwa minyak
bumi berasal dari materi hewani dan gas bumi berasal dari materi nabati.
Akibat pengaruh waktu, temperatur, dan tekanan, maka endapan
Lumpur berubah menjadi batuan sedimen. Batuan lunak yang berasal dari
Lumpur yang mengandung bintik-bintik minyak dikenal sebagai batuan
induk (Source RCk). Selanjutnya minyak dan gas ini akan bermigrasi
menuju tempat yang bertekanan lebih rendah dan akhirnya terakumulasi di
tempat tertentu yang disebut dengan perangkap (Trap).
Dalam suatu perangkap (Trap) dapat mengandung (1) minyak, gas,
dan air, (2) minyak dan air, (3) gas dan air. Jika gas terdapat bersama-sama
dengan minyak bumi disebut dengan AssCiated Gas. Sedangkan jika gas
terdapat sendiri dalam suatu perangkap disebut Non AssCiated Gas.
Karena perbedaan berat jenis, maka gas selalu berada di atas, minyak di
tengah, dan air di bagian bawah. Karena proses pembentukan minyak
bumi memerlukan waktu yang lama, maka minyak bumi digolongkan
sebagai sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui (unrenewable).
Selain penjelasan proses pembentukan minyak bumi diatas, berikut ini
adalah langkah-langkah proses pembentukan minyak bumi dan gas alam beserta
gambar ilustrasi:
1. Ganggang hidup di danau tawar (juga di laut). Mengumpulkan energi dari
matahari dengan fotosintesis.
2. Setelah ganggang-ganggang ini mati, maka akan terendapkan di dasar
cekungan sedimen dan membentuk batuan induk (source rock). Batuan
induk adalah batuan yang mengandung karbon (High Total Organic
Carbon). Batuan ini bisa batuan hasil pengendapan di danau, di delta,
maupun di dasar laut. Proses pembentukan karbon dari ganggang menjadi
batuan induk ini sangat spesifik. Itulah sebabnya tidak semua cekungan
sedimen akan mengandung minyak atau gas bumi. Jika karbon ini
teroksidasi maka akan terurai dan bahkan menjadi rantai karbon yang tidak
mungkin dimasak.
3. Batuan induk akan terkubur di bawah batuan-batuan lainnya yang
berlangsung selama jutaan tahun. Proses pengendapan ini berlangsung
terus menerus. Salah satu batuan yang menimbun batuan induk adalah
batuan reservoir atau batuan sarang. Batuan sarang adalah batu pasir, batu
gamping, atau batuan vulkanik yang tertimbun dan terdapat ruang berporipori di dalamnya. Jika daerah ini terus tenggelam dan terus ditumpuki oleh
batuan-batuan lain di atasnya, maka batuan yang mengandung karbon ini
akan terpanaskan. Semakin kedalam atau masuk amblas ke bumi, maka
suhunya akan bertambah. Minyak terbentuk pada suhu antara 50 sampai
180 derajat Celsius. Tetapi puncak atau kematangan terbagus akan tercapai
bila suhunya mencapat 100 derajat Celsius. Ketika suhu terus bertambah
karena cekungan itu semakin turun dalam yang juga diikuti penambahan
batuan penimbun, maka suhu tinggi ini akan memasak karbon yang ada
menjadi gas.
4. Karbon terkena panas dan bereaksi dengan hidrogen membentuk
hidrokarbon. Minyak yang dihasilkan oleh batuan induk yang telah matang
ini berupa minyak mentah. Walaupun berupa cairan, ciri fisik minyak bumi
mentah berbeda dengan air. Salah satunya yang terpenting adalah berat
jenis dan kekentalan. Kekentalan minyak bumi mentah lebih tinggi dari
air, namun berat jenis minyak bumi mentah lebih kecil dari air. Minyak
bumi yang memiliki berat jenis lebih rendah dari air cenderung akan pergi
ke atas. Ketika minyak tertahan oleh sebuah bentuk batuan yang
menyerupai mangkok terbalik, maka minyak ini akan tertangkap dan siap
ditambang.
Komposisi Minyak Bumi
Komposisi minyak bumi dikelompokkan ke dalam empat kelompok, yaitu:
a.
Hidrokarbon Jenuh (alkana)
Dikenal dengan alkana atau parafin
Keberadaan rantai lurus sebagai komponen utama (terbanyak)
Sedangkan rantai bercabang lebih sedikit
Senyawa penyusun diantaranya:
Metana
CH4
Etana
CH3 – CH3
Propana
CH3 – CH2 – CH3
Butana
CH3 – (CH2)2 – CH3
n-heptana
CH3 – (CH2)5 – CH3
iso oktana
CH3 – C(CH3)2 – CH2 – CH – (CH3)2
b. Hidrokarbon Tak Jenuh (alkena)
Dikenal dengan alkena
Keberadaannya hanya sedikit
Senyawa penyusunnya:
Etena,
Propena,
Butena,
CH2 = CH2
CH2 = CH – CH3
CH2 = CH – CH2 – CH3
c. Hidrokarbon Jenuh berantai siklik (sikloalkana)
Dikenal dengan sikloalkana atau naftena
Keberadaannya lebih sedikit dibanding alkana
d. Hidrokarbon aromatik
Dikenal sebagai seri aromatik
Keberadaannya sebagai komponen yang kecil/sedikit
e. Senyawa Lain
Keberadaannya sangat sedikit sekali
Senyawa yang mungkin ada dalam minyak bumi adalah belerang, nitrogen,
oksigen dan organo logam (kecil sekali).
C. Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
Minyak mentah (crude oil) yang diperoleh dari hasil pengeboran minyak
bumi belum dapat digunakan atau dimanfaatkan untuk berbagai keperluan secara
langsung. Hal itu karena minyak bumi masih merupakan campuran dari berbagai
senyawa hidrokarbon, khususnya komponen utama hidrokarbon alifatik dari
rantai C yang sederhana/pendek sampai ke rantai C yang banyak/panjang, dan
senyawa-senyawa yang bukan hidrokarbon.
Untuk menghilangkan senyawa-
senyawa yang bukan hidrokarbon, maka pada minyak mentah ditambahkan asam
dan basa.
Minyak mentah yang berupa cairan pada suhu dan tekanan atmosfer biasa,
memiliki titik didih persenyawan-persenyawaan hidrokarbon yang berkisar dari
suhu yang sangat rendah sampai suhu yang sangat tinggi. Dalam hal ini, titik
didih hidrokarbon (alkana) meningkat dengan bertambahnya jumlah atom C
dalam molekulnya.
Dengan memperhatikan perbedaan titik didih dari
komponen-komponen minyak bumi, maka dilakukanlah pemisahan minyak
mentah menjadi sejumlah fraksi-fraksi melalui proses distilasi bertingkat.
Destilasi bertingkat adalah proses distilasi (penyulingan) dengan menggunakan
tahap-tahap/fraksi-fraksi pendinginan sesuai trayek titik didih campuran yang
diinginkan, sehingga proses pengembunan terjadi pada beberapa tahap/beberapa
fraksi tadi. Cara seperti ini disebut fraksionasi.
Minyak mentah tidak dapat dipisahkan ke dalam komponen-komponen murni
(senyawa tunggal). Hal itu tidak mungkin dilakukan karena tidak praktis, dan
mengingat bahwa minyak bumi mengandung banyak senyawa hidrokarbon
maupun senyawa-senyawa yang bukan hidrokarbon. Dalam hal ini senyawa
hidrokarbon memiliki isomerisomer dengan titik didih yang berdekatan. Oleh
karena itu, pemisahan minyak mentah dilakukan dengan proses distilasi
bertingkat. Fraksi-fraksi yang diperoleh dari destilat minyak bumi ialah
campuran hidrokarbon yang mendidih pada trayek suhu tertentu.
Berikut ini adalah tahapan pengolahan minyak dan gas bumi:
1. Pengolahan Tahap Pertama (Primary Process)
Pengolahan tahap pertama ini berlangsung melalui proses distilasi
bertingkat, yaitu pemisahan minyak bumi ke dalam fraksi-fraksinya
berdasarkan titik didih masing-masing fraksi. Komponen yang titik didihnya
lebih tinggi akan tetap berupa cairan dan turun ke bawah, sedangkan yang
titik didihnya lebih rendah akan menguap dan naik ke bagian atas melalui
sungkup-sungkup yang disebut menara gelembung. Makin ke atas, suhu
dalam menara fraksionasi itu makin rendah. Hal itu menyebabkan komponen
dengan titik didih lebih tinggi akan mengembun dan terpisah, sedangkan
komponen yang titik didihnya lebih rendah naik ke bagian yang lebih atas
lagi. Demikian seterusnya, sehingga komponen yang mencapai puncak
menara adalah komponen yang pada suhu kamar berupa gas. Perhatikan
diagram fraksionasi minyak bumi pada gambar dibawah ini:
Hasil-hasil fraksionasi minyak bumi yaitu sebagai berikut :
a) Fraksi Pertama
Pada fraksi ini dihasilkan gas, yang merupakan fraksi paling ringan.
Minyak bumi dengan titik didih di bawah 30 oC, berarti pada suhu kamar
berupa gas. Gas pada kolom ini ialah gas yang tadinya terlarut dalam
minyak mentah, sedangkan gas yang tidak terlarut dipisahkan pada waktu
pengeboran.
Gas yang dihasilkan pada tahap ini yaitu LNG (Liquid Natural Gas) yang
mengandung komponen utama propana (C3H8) dan butana (C4H10), dan
LPG (Liquid Petroleum Gas) yang mengandung metana (CH4)dan
etana (C2H6).
b) Fraksi Kedua
Pada fraksi ini dihasilkan petroleum eter. Minyak bumi dengan titik
didih lebih kecil 90 oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom
pendinginan dengan suhu 30 oC – 90 oC. Pada trayek ini, petroleum eter
(bensin ringan) akan mencair dan keluar ke penampungan petroleum eter.
Petroleum eter merupakan campuran alkana dengan rantai C5H12 –
C6H14.
c) Fraksi Ketiga
Pada fraksi ini dihasilkan gasolin (bensin). Minyak bumi dengan titik
didih lebih kecil dari 175 oC , masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom
pendingin dengan suhu 90oC –
175oC. Pada trayek ini, bensin akan
mencair dan keluar ke penampungan bensin. Bensin merupakan campuran
alkana dengan rantai C6H14–C9H20.
d) Fraksi Keempat
Pada fraksi ini dihasilkan nafta. Minyak bumi dengan titik didih lebih
kecil dari 200 oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin
dengan suhu 175 oC – 200 oC. Pada trayek ini, nafta (bensin berat) akan
mencair dan keluar ke penampungan nafta. Nafta merupakan campuran
alkana dengan rantai C9H20–C12H26.
e) Fraksi Kelima
Pada fraksi ini dihasilkan kerosin (minyak tanah). Minyak bumi dengan
titik didih lebih kecil dari 275 oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke
kolom pendingin dengan suhu 175 oC - 275 oC. Pada trayek ini, kerosin
(minyak tanah) akan mencair dan keluar ke penampungan kerosin. Minyak
tanah (kerosin) merupakan campuran alkana dengan rantai C12H26–
C15H32.
f) Fraksi Keenam
Pada fraksi ini dihasilkan minyak gas (minyak solar). Minyak bumi
dengan titik didih lebih kecil dari 375 oC, masih berupa uap, dan akan
masuk ke kolom pendingin dengan suhu 250 oC - 375 oC. Pada trayek ini
minyak gas (minyak solar) akan mencair dan keluar ke penampungan
minyak gas (minyak solar). Minyak solar merupakan campuran alkana
dengan rantai C15H32–C16H34
g) Fraksi Ketujuh
Pada fraksi ini dihasilkan residu. Minyak mentah dipanaskan pada suhu
tinggi, yaitu di atas 375 oC, sehingga akan terjadi penguapan. Pada trayek
ini dihasilkan residu yang tidak menguap dan residu yang menguap.
Residu yang tidak menguap berasal dari minyak yang tidak menguap,
seperti aspal dan arang minyak bumi. Adapun residu yang menguap
berasal dari minyak yang menguap, yang masuk ke kolom pendingin
dengan suhu 375 oC. Minyak pelumas (C16H34–C20H42) digunakan
untuk pelumas mesin-mesin, parafin (C21H44–C24H50) untuk membuat
lilin, dan aspal (rantai C lebih besar dari C36H74) digunakan untuk bahan
bakar dan pelapis jalan raya.
2. Pengolahan Tahap Kedua
Pengolahan tahap kedua merupakan pengolahan lanjutan dari hasilhasil unit pengolahan tahapan pertama. Pada tahap ini, pengolahan ditujukan
untuk mendapatkan dan menghasilkan berbagai jenis bahan bakar minyak
(BBM) dan non bahan bakar minyak (non BBM) dalam jumlah besar dan
mutu yang lebih baik, yang sesuai dengan permintaan konsumen atau pasar.
Pada pengolahan tahap kedua, terjadi perubahan struktur kimia yang dapat
berupa pemecahan molekul (proses cracking), penggabungan molekul (proses
polymerisasi, alkilasi), atau perubahan struktur molekul (proses reforming).
Proses pengolahan lanjutan dapat berupa proses-proses seperti di bawah ini:
1) Konversi Struktur Kimia
Dalam proses ini, suatu senyawa hidrokarbon diubah menjadi senyawa
hidrokarbon lain melalui proses kimia.
a. Perengkahan (Cracking)
Dalam proses ini, molekul hidrokarbon besar dipecah menjadi
molekul hidrokarbon yang lebih kecil sehingga memiliki titik didih
lebih rendah dan stabil. Caranya dapat dilaksanakan, yaitu sebagai
berikut:
a) Perengkahan
termal;
yaitu
proses
perengkahan
dengan
menggunakan suhu dan tekanan tinggi saja. Reaksi kimia pada
proses ini adalah:
n-C30H62 C8H8 + C6H12 + C14H28, atau
n-C30H62 C7H16 + C9H18 + C4H8 + C10H20
Hidrokarbom akan merengkah jika dipanaskan sampai suhunya
melebihi 300-400C dengan atau tanpa katalis.
b) Perengkahan
katalitik;
yaitu
proses
perengkahan
dengan
menggunakan panas dan katalisator untuk mengubah distilat yang
memiliki titik didih tinggi menjadi bensin dan karosin. Proses ini
juga akan menghasilkan butana dan gas lainnya.
Proses
perengkahan
dengan
bantuan
katalis
untuk
mempercepat. Katalis yang digunakan biasanya SiO2 dan Al2O3
atau bauksit. Reaksi dari perengkahan katalik melalui mekanisme
reaksi perengkahan ion karbonium. Mula-mula katalis karena
bersifat asam menambahkan proton ke molekul olefin atau menarik
ion hibrida dari alkana membentuk karbonium:
R-CH2-CH2-CH=CH2 + H+ R-CH2-CH2-C+H-CH3 64
R-CH2-CH2-CH2-CH3 H- + R-CH2-CH2-C + H-CH3
c) Perengkahan dengan hidrogen (hydro-cracking); yaitu proses
perengkahan yang merupakan kombinasi perengkahan termal dan
katalitik dengan "menyuntikkan" hidrogen pada molekul fraksi
hidrokarbon tidak jenuh. Dengan cara seperti ini, maka dari
minyak bumi dapat dihasilkan elpiji, nafta, karosin, avtur, dan
solar. Jumlah yang diperoleh akan lebih banyak dan mutunya lebih
baik dibandingkan dengan proses perengkahan termal atau
perengkahan katalitik saja. Selain itu, jumlah residunya akan
berkurang. Keuntungan dari proses hydrocracking adalah belerang
yang terkandung dalam minyak diubah menjadi hidrogen sulfida
yang kemudian dipisahkan.
b. Alkilasi
Alkilasi adalah suatu proses penggabungan dua macam
hidrokarbon isoparafin secara kimia menjadi alkilat yang memiliki nilai
oktan tinggi. Alkilat ini dapat dijadikan bensin atau avgas.
c. Polimerisasi
Polimerisasi adalah penggabungan dua molekul atau lebih untuk
membentuk molekul tunggal yang disebut polimer. Tujuan polimerisasi
ini ialah untuk menggabungkan molekul-molekul hidrokarbon dalam
bentuk gas (etilen, propena) menjadi senyawa nafta ringan
d. Reformasi
Reformasi adalah proses yang berupa perengkahan termal
ringan dari nafta untuk mendapatkan produk yang lebih mudah
menguap seperti olefin dengan angka oktan yang lebih tinggi. Di
samping itu, dapat pula berupa konversi katalitik komponen-komponen
nafta untuk menghasilkan aromatik dengan angka oktan yang lebih
tinggi.
e. Isomerisasi
Dalam proses ini, susunan dasar atom dalam molekul diubah
tanpa menambah atau mengurangi bagian asal. Hidrokarbon garis lurus
diubah menjadi hidrokarbon garis bercabang yang memiliki angka
oktan lebih tinggi. Dengan proses ini, n-butana dapat diubah menjadi
isobutana yang dapat dijadikan sebagai bahan baku dalam proses
alkilasi.
2) Proses Ekstraksi
Melalui proses ini, dilakukan pemisahan atas dasar perbedaan daya
larut fraksi - fraksi minyak dalam bahan pelarut (solvent) seperti SO2,
furfural, dan sebagainya. Dengan proses ini, volume produk yang
diperoleh akan lebih banyak dan mutunya lebih baik bila dibandingkan
dengan proses distilasi saja.
3) Proses Kristalisasi
Pada proses ini, fraksi-fraksi dipisahkan atas dasar perbedaan titik
cair (melting point) masing-masing. Dari solar yang mengandung banyak
parafin, melalui proses pendinginan, penekanan dan penyaringan, dapat
dihasilkan lilin dan minyak filter. Pada hampir setiap proses pengolahan,
dapat diperoleh produk-produk lain sebagai produk tambahan. Produkproduk ini dapat dijadikan bahan dasar petrokimia yang diperlukan untuk
pembuatan bahan plastik, bahan dasar kosmetika, obat pembasmi
serangga, dan berbagai hasil petrokimia lainnya.
4) Membersihkan Produk dari Kontaminasi (Treating)
Hasil-hasil minyak yang telah diperoleh melalui proses pengolahan
tahap pertama dan proses pengolahan lanjutan sering mengalami
kontaminasi dengan zat-zat yang merugikan seperti persenyawaan yang
korosif atau yang berbau tidak sedap. Kontaminan ini harus dibersihkan
misalnya dengan menggunakan caustic soda, tanah liat, atau proses
hidrogenasi. Proses pemurnian ini dapat diakukan dengan cara:
a) Copper sweetening dan doctor treating yaitu proses merubah
kotoran-kotoran yang menyebabkan karat dan bau, agar produk
yang dihasilkan tidak berbau.
b) Acid treatment yaitu membuang pengotor yang berbentuk lumpur
sambil memperbaiki warna dan tahan terhadap pembusukan.
c) Desulfurizing dilakukan untuk menghilangkan unsur belerang.
d) Dewaxing yaitu proses penghilangan wax (n-parafin) dengan berat
molekul tinggi dari fraksi minyak pelumas untuk menghasilkan
minyak pelumas dengan pour point yang lebih rendah.
e) Deasphalting yaitu penghilangan aspal dari fraksi yang digunakan
untuk minyak pelumas.
5) Pencampuran
Pencampuran merupakan proses pengolahan produk setelah
melalui langkah-langkah sebelumnya agar memenuhi syarat untuk
dikonsumsi. Misalnya ditambahkan bahan aditif TEL (tetraethyl lead)
yang berfungsi untuk mengurangi ketukan (knocking) pada mesin. Suatu
bahan inhibitor dicampur pada bensin agar bensin dapat disimpan lebih
lama
D. Penentuan Bilangan Oktan Pada Bensin
Fraksi terpenting dari minyak bumi adalah bensin. Bensin digunakan
sebagai bahan bakar kendaraan bermotor. Sekitar 10% produk distilasi
minyak mentah adalah fraksi bensin dengan rantai tidak bercabang.
Hidrokarbon yang menyusun bensin menentukan ketepatan waktu
pembakaran. Dalam mesin bertekanan tinggi, pembakaran bensin rantai lurus
tidak merata dan menimbulkan gelombang kejut yang menyebabkan terjadi
ketukan pada mesin. Jika ketukan ini dibiarkan dapat mengakibatkan mesin
cepat panas dan mudah rusak. Ukuran pemerataan pembakaran bensin agar
tidak terjadi ketukan digunakan istilah bilangan oktan. Bilangan oktan adalah
bilangan perbandingan antara nilai ketukan bensin terhadap nilai ketukan
dari campuran hidrokarbon standar.
Bagaimana cara menentukan bilangan oktan? Nilai bilangan oktan
ditetapkan 0 untuk n-heptana yang mudah terbakar dan 100 untuk iso oktana
yang tidak mudah terbakar. Misal suatu campuran 30 % n-heptana dan 70%
iso oktana maka bilangan oktannya:
Bilangan oktan = (30/100 x 0) + (70/100 x 100) = 70
Campuran hidrokarbon yang dipakai sebagai standar bilangan oktan
adalah n-heptana dan 2,2,4-trimetilpentana (isooktana). Bilangan oktan
untuk campuran 87% isooktana dan 13% n-heptana ditetapkan sebesar 87
satuan.
Untuk mengukur nilai oktan (octane number) ada dua cara yang dapat
dilakukan, yaitu dengan Research Octane Number dan motor method.
Cara yang paling umum dan banyak digunakan diseluruh dunia adalah
Research Octane Number (RON). RON ini ditentukan dengan mengisi
bahan bakar ke dalam mesin uji dengan rasio kompresi variabel dengan
kondisi yang teratur. Nilai RON diambil dengan membandingkan campuran
antara iso-oktana dan n-heptana. Misalnya, sebuah bahan bakar memiliki
Research Octane Number 92 berarti kandungan bahan bakar iso-oktana adalah
92% dan sisanya 8%-nya untuk n-heptana.
Bensin memiliki berbagai nama, tergantung pada produsen dan Oktan.
Beberapa jenis bensin yang dikenal di Indonesia di antaranya:
Premium, produksi Pertamina yang memiliki Oktan 88
Pertalite, produksi Pertamina yang memiliki oktan 90
Pertamax, produksi Pertamina yang memiliki Oktan 92
Pertamax Plus, produksi Pertamina yang memiliki Oktan 95
Pertamax Racing, produksi Pertamina yang memiliki Oktan 100.
Khusus untuk kebutuhan balap mobil
Primax 92, produksi Petronas yang memiliki Oktan 92
Primax 95, produksi Petronas yang memiliki Oktan 95
Super 92, produksi Shell yang memiliki Oktan 92
Super Extra 95, produksi Shell yang memiliki Oktan 95
Performance 92, produksi Total yang memiliki Oktan 92
Performance 95, produksi Total yang memiliki Oktan 95
Makin tinggi nilai bilangan oktan, daya tahan terhadap ketukan makin kuat
(tidak terjadi ketukan). Ini dimiliki oleh 2,2,4-trimetilpentana (isooktana),
sedangkan n-heptana memiliki ketukan tertinggi. Oleh karena itu 2,2,4trimetilpentana memiliki bilangan oktan tertinggi (100) dan n-heptana
terendah (0) maka campuran kedua senyawa tersebut dijadikan standar untuk
mengukur bilangan oktan. Untuk memperoleh bilangan oktan tertinggi, selain
berdasarkan komposisi campuran yang dioptimalkan juga ditambah zat aditif,
seperti tetraetillead (TEL) atau Pb(C2H5)4. Penambahan 6 mL TEL ke dalam
satu galon bensin dapat meningkatkan bilangan oktan 15–20 satuan. Bensin
yang telah ditambah TEL dengan bilangan oktan 80 disebut bensin premium.
Metode lain untuk meningkatkan bilangan oktan adalah termal reforming.
Teknik ini dipakai untuk mengubah alkana rantai lurus menjadi alkana
bercabang dan sikloalkana. Teknik ini dilakukan pada suhu tinggi (500–
600°C) dan tekanan tinggi (25–50 atm)
Angka oktan bisa ditingkatkan dengan menambahkan zat aditif bensin.
Menambahkan tetraethyl lead (TEL, Pb(C2H5)4) pada bensin akan
meningkatkan bilangan oktan bensin tersebut, sehingga bensin "murah" dapat
digunakan dan aman untuk mesin dengan menambahkan timbal ini. Untuk
mengubah Pb dari bentuk padat menjadi gas pada bensin yang mengandung
TEL dibutuhkan etilen bromida (C2H5Br). Celakanya, lapisan tipis timbal
terbentuk pada atmosfer dan membahayakan makhluk hidup, termasuk
manusia. Di negara-negara maju, timbal sudah dilarang untuk dipakai sebagai
bahan campuran bensin.
Zat tambahan lainnya yang sering dicampurkan ke dalam bensin adalah
MTBE (methyl tertiary butyl ether, C5H11O), yang berasal dan dibuat dari
etanol. MTBE murni berbilangan setara oktan 118. Selain dapat
meningkatkan bilangan oktan, MTBE juga dapat menambahkan oksigen pada
campuran gas di dalam mesin, sehingga akan mengurangi pembakaran tidak
sempurna bensin yang menghasilkan gas CO. Belakangan diketahui bahwa
MTBE ini juga berbahaya bagi lingkungan karena mempunyai sifat
karsinogenik dan mudah bercampur dengan air, sehingga jika terjadi
kebocoran pada tempat-tempat penampungan bensin (misalnya di pompa
bensin) MTBE masuk ke air tanah bisa mencemari sumur dan sumber-sumber
air minum lainnya.
Etanol yang berbilangan oktan 123 juga digunakan sebagai campuran.
Etanol lebih unggul dari TEL dan MTBE karena tidak mencemari udara
dengan timbal. Selain itu, etanol mudah diperoleh dari fermentasi tumbuhtumbuhan sehingga bahan baku untuk pembuatannya cukup melimpah. Etanol
semakin sering dipergunakan sebagai komponen bahan bakar setelah harga
minyak bumi semakin meningkat.
E. Kilang Minyak di Indonesia dan Produk Hasil dari Kilang Minyak
1. Kilang Minyak di Indonesia
Kilang minyak di Indonesia tersebar di beberapa tempat di pulau Jawa,
Sumatra, Kalimantan dan Irian Jaya.Tabel berikut ini menunjukkan kilang
minyak di Indonesia beserta kapasitas perancangannya pada saat ini. Sebagian
dari kilang minyak ini didirikan pada zaman penjajahan Belanda, yaitu kilang
minyak Pangkalan Brandan, Sungei Gerong, Plaju, Cepu, Wonokromo dan
Balikpapan, dan sebagian didirikan setelah Indonesia merdeka yaitu kilang
minyak Sungei Pakning, Dumai, Cilacap, Balongan dan Kasim. Kilang
Wonokromo sekarang ini sudah tidak beroperasi lagi.
Kilang Minyak
Kapasitas, ribu barel/hari
Musi
132,5
Dumai
120
Sungai Pakning
50
Pangkalan Brandan
5
Cilacap
300
Balikpapan
253,6
Cepu
4
Balongan (Exor I)
125
Kasim
4
Total
994,1
Tabel kilang minyak di Indonesia
2. Produk yang dihasilkan Kilang Minyak
Secara singkat minyak mentah yang diolah, unit-unit yang ada dan
produk yang dihasilkan oleh kilang-kilang minyak tersebut adalah sebagai
berikut:
1) Kilang Musi (Plaju-Sungei Gerong)
Produk-produk yang dihasilkan antara lain bensin, bensin pesawat
terbang, bahan bakar jet, kerosin, solar, minyak diesel, minyak bakar,
malam parafin dan aspal.
2) Kilang Dumai
Produk-produk yang dihasilkan antara lain elpiji, bensin premium,
naphta, kerosin, solar dan kokas kalsinasi.
3) Kilang Sungei Pakning
Produk-produk yang dihasilkan antara lain naphta, kerosin, solar, dan
residu malam belerang rendah (Low Sulphur Waxy Residue, LSWR).
4) Kilang Pangkalan Brandan
Produk-produk yang dihasilkan antara lain bensin, kerosin, solar dan
residu.
5) Kilang Cilacap
Produk-produk yang dihasilkan antara lain elpiji, bensin, avtur,
kerosin, solar, minyak diesel, minyak bakar, minyak pelumas dan aspal.
6) Kilang Balikpapan
Produk-produk yang dihasilkan antara lain elpiji, bensin premium,
avtur, kerosin, solar, minyak diesel, minyak dbakar dan malam.
7) Kilang Cepu
Produk-produk yang dihasilkan antara lain naphta, pertasol, kerosin,
solar, minyak bakar dan malam batik.
8) Kilang Balongan (Exor I)
Produk-produk yang dihasilkan antara lain elpiji, propilen, bensin,
kerosin, solar, minyak diesel, minyak bakar, dan belerang
9) Kilang Kasim
F. Produk Olahan Minyak dan Gas Bumi
Keberadaan minyak bumi dan berbagai macam produk olahannya memiliki
manfaat yang sangat penting dalam kehidupan kita sehari-hari, sebagai contoh
penggunaan minyak tanah, gas, dan bensin. Tanpa ketiga produk hasil olahan
minyak bumi tersebut mungkin kegiatan pendidikan, perekonomian, pertanian,
dan aspek-aspek lainnya tidak akan dapat berjalan lancar. Dibawah ini adalah
beberapa produk hasil olahan minyak bumi:
1. Bahan bakar gas
Bahan bakar gas terdiri dari LNG (Liquified Natural Gas) dan LPG
(Liquified Petroleum Gas).
2.
Naptha atau Petroleum eter, biasa digunakan sebagai pelarut dalam
industri.
3. Gasolin (bensin), biasa digunakan sebagai bahan bakar kendaraan
bermotor.
4. Kerosin (minyak tanah), biasa digunakan sebagai bahan bakar untuk
keperluan rumah tangga. Selain itu kerosin juga digunakan sebagai bahan
baku pembuatan bensin melalui proses cracking.
5. Minyak solar atau minyak diesel, biasa digunakan sebagai bahan bakar
untuk mesin diesel pada kendaraan bermotor seperti bus, truk, kereta api
dan traktor. Selain itu, minyak solar juga digunakan sebagai bahan baku
pembuatan bensin melalui proses cracking.
6. Minyak pelumas, biasa digunakan untuk lubrikasi mesin-mesin.
7. Residu minyak bumi yang terdiri dari :
Parafin digunakan dalam proses pembuatan obat-obatan, kosmetika,
tutup botol, industri tenun menenun, korek api, lilin batik, dan masih
banyak lagi.
Aspal digunakan sebagai pengeras jalan raya
G. Dampak Penggunaan Minyak Bumi
Secara umum, kegiatan eksploitasi dan pemakaian sumber energi dari alam
untuk memenuhi kebutuhan manusia akan selalu menimbulkan dampak negatif
terhadap lingkungan (misalnya udara dan iklim, air dan tanah) tetapi selain itu
juga ada dampak positif untuk manusia. Berikut ini adalah beberapa dampak
positif dan dampak negatif dari penggunaan energi fosil :
f) Dampak Positif
Bahan bakar utama kendaraan dan mesin – mesin
Bahan bakar kompor
Beberapa residu bisa dimanfaatkan sebagai aspal dan ragen kimia
yang dibutuhkan sebagai senyawa pembuatan plastik, obat – obatan
dan bermacam material dalam kehidupan manusia
g) Dampak Negatif
Terhadap Cuaca dan Iklim
Selain menghasilkan energi, pembakaran sumber energi fosil
(misalnya: minyak bumi, batu bara) juga melepaskan gas-gas, antara lain
karbon dioksida (CO2), nitrogen oksida (NOx),dan sulfur dioksida (SO2)
yang menyebabkan pencemaran udara (hujan asam, smog dan pemanasan
global).
Emisi NOx (Nitrogen oksida) adalah pelepasan gas NOx ke udara. Di
udara, setengah dari konsentrasi NOx berasal dari kegiatan manusia
(misalnya pembakaran bahan bakar fosil untuk pembangkit listrik dan
transportasi), dan sisanya berasal dari proses alami (misalnya kegiatan
mikroorganisme yang mengurai zat organik). Di udara, sebagian NOx
tersebut berubah menjadi asam nitrat (HNO3) yang dapat menyebabkan
terjadinya hujan asam.
Emisi SO2 (Sulfur dioksida) adalah pelepasan gas SO2 ke udara yang
berasal dari pembakaran bahan bakar fosil dan peleburan logam. Seperti
kadar NOx di udara, setengah dari konsentrasi SO2 juga berasal dari
kegiatan manusia. Gas SO2 yang teremisi ke udara dapat membentuk
asam sulfat (H2SO4) yang menyebabkan terjadinya hujan asam.
Emisi gas NOx dan SO2 ke udara dapat bereaksi dengan uap air di
awan dan membentuk asam nitrat (HNO3) dan asam sulfat (H2SO4) yang
merupakan asam kuat. Jika dari awan tersebut turun hujan, air hujan
tersebut bersifat asam (pH-nya lebih kecil dari 5,6 yang merupakan pH
“hujan normal”), yang dikenal sebagai “hujan asam”. Hujan asam
menyebabkan tanah dan perairan (danau dan sungai) menjadi asam. Untuk
pertanian dan hutan, dengan asamnya tanah akan mempengaruhi
pertumbuhan tanaman produksi. Untuk perairan, hujan asam akan
menyebabkan terganggunya makhluk hidup di dalamnya. Selain itu hujan
asam secara langsung menyebabkan rusaknya bangunan (karat, lapuk).
Smog merupakan pencemaran udara yang disebabkan oleh tingginya
kadar gas NOx, SO2, O3 di udara yang dilepaskan, antara lain oleh
kendaraan bermotor, dan kegiatan industri. Smog dapat menimbulkan
batuk-batuk dan tentunya dapat menghalangi jangkauan mata dalam
memandang.
Emisi CO2 adalah pemancaran atau pelepasan gas karbon dioksida
(CO2) ke udara. Emisi CO2 tersebut menyebabkan kadar gas rumah kaca
di atmosfer meningkat, sehingga terjadi peningkatan efek rumah kaca dan
pemanasan global. CO2 tersebut menyerap sinar matahari (radiasi
inframerah) yang dipantulkan oleh bumi sehingga suhu atmosfer menjadi
naik. Hal tersebut dapat mengakibatkan perubahan iklim dan kenaikan
permukaan air laut.
Emisi CH4 (metana) adalah pelepasan gas CH4 ke udara yang berasal,
antara lain, dari gas bumi yang tidak dibakar, karena unsur utama dari gas
bumi adalah gas metana. Metana merupakan salah satu gas rumah kaca
yang menyebabkan pemasanan global.
Terhadap Perairan
Eksploitasi minyak bumi, khususnya cara penampungan dan
pengangkutan minyak bumi yang tidak layak, misalnya: bocornya tangker
minyak atau kecelakaan lain akan mengakibatkan tumpahnya minyak (ke
laut, sungai atau air tanah) dapat menyebabkan pencemaran perairan. Pada
dasarnya pencemaran tersebut disebabkan oleh kesalahan manusia.
Pencemaran air oleh minyak bumi umumnya disebabkan oleh
pembuangan minyak pelumas secara sembarangan. Di laut sering terjadi
pencemaran oleh minyak dari tangki yang bocor. Adanya minyak pada
permukaan air menghalangi kontak antara air dengan udara sehingga
kadar oksigen berkurang.
III. KESIMPULAN
Minyak Bumi adalah salah satu Sumber Daya Alam dengan berbagai
manfaat. Terbentuk dari berbagai fosil yang diuraikan oleh bumi. Tersusun dari
alkana, alkena, sikloalkana, hidrokarbon aromatik dan beberapa senyawa lain.
Diolah dengan proses destilasi bertingkat untuk menghasilkan berbagai produk.
Namun karena jumlahnya terbatas sehingga kita perlu menghematnya. Selain itu
minyak bumi juga sangat bermanfaat untuk kehidupan manusi, akan tetapi juga
memiliki dampak negatif untuk lingkungan.
IV.
DAFTAR PUSTAKA
Koesoemadinata, R P. 1980. Geologi Minyak – Dan Gas Bumi Jilid 1
Edisi Kedua. Bandung: ITB.
Hardjono, A. 200. Teknologi Minyak Bumi. Yogyakarta: Gadjah Mada
University Press.
Zuhra, Cut Fatimah.Penyulingan, Pemrosesan dan Penggunaan Minyak
Bumi. Sumatra Utara: Jurusan Kimia Universitas Sumatra Utara.
http://widyafirstywindany.blogspot.co.id/2013/05/makalah-tentangminyak-bumi.html. Diakses 15 Februari 2016.
http://himatek.itb.ac.id/memahami-kilang-bumi/. Diakses 15 Februari
2016.
http://ichsanrizqia17994.weebly.com/blog/proses-pengolahan-minyakbumi-minyak-mentah-dan-komposisinya. Diakses 15 Februari
2016.
Oleh :
Lailatul Maghfiroh (13640046)
Dosen Pengampu : Abdul Basid, M.Si
I. PENDAHULUAN
Dalam kehidupan sehari-hari manusia sering menggunakan sumber energi
sebagai bahan bakar. Sumber energi yang banyak digunakan untuk memasak,
kendaraan bermotor dan industri berasal dari minyak bumi, gas alam, dan
batubara. Ketiga jenis bahan bakar tersebut berasal dari pelapukan sisa-sisa
organisme sehingga disebut bahan bakar fosil. Minyak bumi dan gas alam berasal
dari jasad renik, tumbuhan dan hewan yang mati. Sisa-sisa organisme itu
mengendap di dasar bumi kemudian ditutupi lumpur. Lumpur tersebut lambat laun
berubah menjadi batuan karena pengaruh tekanan lapisan di atasnya. Sementara
itu dengan meningkatnya tekanan dan suhu, bakteri anaerob menguraikan sisa-sisa
jasad renik itu menjadi minyak dan gas. Bahan-bahan atau produk yang dibuat
dari minyak dan gas bumi ini disebut petrokimia. Baru-baru ini puluhan ribu jenis
bahan petrokimia tersebut dapat digolongkan ke dalam plastik, serat sintetik, karet
sintetik, pestisida, detergen, pelarut, pupuk, dan berbagai jenis obat.
Minyak bumi dan gas alam merupakan senyawa hidrokarbon. Sifat dan
karakteristik dasar minyak bumi inilah yang menentukan perlakuan selanjutnya
bagi minyak bumi itu sendiri pada pengolahannya. Hal ini juga akan
mempengaruhi produk yang dihasilkan dari pengolahan minyak tersebut.
Pengetahuan tentang minyak bumi dan gas alam sangat penting untuk kita
ketahui, mengingat minyak bumi dan gas alam adalah suatu sumber eneri yang
tidak dapat diperbaharui, sedangkan penggunaan sumber energi ini dalam
kehidupan kita sehari-hari cakupannya sangat luas dan cukup memegang peranan
penting atau menguasai hajat hidup orang banyak. Sebagai contoh minyak bumi
dan gas alam digunakan sebagai sumber energi yang banyak digunakan untuk
memasak, kendaraan bermotor, dan industri, kedua bahan bakar tersebut berasal
dari pelapukan sisa-sisa organisme sehingga disebut bahan bakar fosil.
Oleh karena minyak bumi berasal dari fosil organisme dan merupakan energi
yang tidak dapat diperbaharuhi, kita juga harus memikirkan bahan bakar alternatif
apa yang dapat digunakan untuk menggantikan bahan bakar fosil ini jika suatu
saat nanti bahan bakar ini habis.
II.
PEMBAHASAN
A. Minyak dan Gas Bumi
Minyak bumi adalah istilah yang meluas dalam kehidupan sehari-hari.
Sebelumnya orang menggunakan istilah minyak tanah atau minyak yang
dihasilkan dari dalam tanah namun istilah yang lazim dipakai sekarang adalah
miyak bumi sementara kata ‘minyak tanah’ lazim digunakan untuk menyebut
bahan bakar kompor minyak atau bahasa Inggrisnya kerosene. Secara harfiah,
minyak bumi berarti ‘minyak di dalam perut bumi’. Istilah minyak bumi lebih
tepat karena minyak ini terdapat didalam perut bumi bukan didalam tanah. Bahasa
Inggris minyak bumi adalah petroleum yang berasal dari bahasa Yunani πέτρα
(petra) yang berarti ‘batu’ dan ἔλαιον (elaison) yang berarti minyak.
Minyak Bumi merupakan campuran dari berbagai macam hidrokarbon, jenis
molekul yang paling sering ditemukan adalah alkana (baik yang rantai lurus
maupun bercabang), sikloalkana, hidrokarbon aromatik, atau senyawa kompleks
seperti aspaltena. Setiap minyak Bumi mempunyai keunikan molekulnya masingmasing, yang diketahui dari bentuk fisik dan ciri-ciri kimia, warna, dan viskositas.
Alkana, juga disebut dengan parafin, adalah hidrokarbon tersaturasi dengan
rantai lurus atau bercabang yang molekulnya hanya mengandung unsur karbon
dan hidrogen dengan rumus umum CnH2n+2. Pada umumnya minyak Bumi
mengandung 5 sampai 40 atom karbon per molekulnya, meskipun molekul
dengan jumlah karbon lebih sedikit/lebih banyak juga mungkin ada di dalam
campuran tersebut.
Alkana dari pentana (C5H12) sampai oktana (C8H18) akan disuling menjadi
bensin, sedangkan alkana jenis nonana (C9H20) sampai heksadekana (C16H34) akan
disuling menjadi diesel, kerosene dan bahan bakar jet). Alkana dengan atom
karbon 16 atau lebih akan disuling menjadi oli/pelumas. Alkana dengan jumlah
atom karbon lebih besar lagi, misalnya parafin wax mempunyai 25 atom karbon,
dan aspal mempunyai atom karbon lebih dari 35. Alkana dengan jumlah atom
karbon 1 sampai 4 akan berbentuk gas dalam suhu ruangan, dan dijual sebagai
elpiji (LPG). Di musim dingin, butana (C 4H10), digunakan sebagai bahan
campuran pada bensin, karena tekanan uap butana yang tinggi akan membantu
mesin menyala pada musim dingin. Penggunaan alkana yang lain adalah sebagai
pemantik rokok. Di beberapa negara, propana (C 3H8) dapat dicairkan dibawah
tekanan sedang, dan digunakan masyarakat sebagai bahan bakar transportasi
maupun memasak.
Sikloalkana, juga dikenal dengan nama naptena, adalah hidrokarbon
tersaturasi yang mempunyai satu atau lebih ikatan rangkap pada karbonnya,
dengan rumus umum CnH2n. Sikloalkana memiliki ciri-ciri yang mirip dengan
alkana tapi memiliki titik didih yang lebih tinggi.
Hidrokarbon aromatik adalah hidrokarbon tidak tersaturasi yang memiliki
satu atau lebih cincin planar karbon-6 yang disebut cincin benzena, dimana atom
hidrogen akan berikatan dengan atom karbon dengan rumus umum CnHn.
Hidrokarbon seperti ini jika dibakar maka akan menimbulkan asap hitam pekat
dan beberapa bersifat karsinogenik.
Semua jenis molekul yang berbeda-beda di atas dipisahkan dengan distilasi
fraksional di tempat pengilangan minyak untuk menghasilkan bensin, bahan bakar
jet, kerosin, dan hidrokarbon lainnya. Jumlah dari masing-masing molekul pada
minyak Bumi dapat diteliti di laboratorium. Molekul-molekul ini biasanya akan
diekstrak di sebuah pelarut, kemudian akan dipisahkan di kromatografi gas, dan
kemudian bisa dideteksi dengan detektor yang cocok.
Pembakaran yang tidak sempurna dari minyak Bumi atau produk hasil
olahannya akan menyebabkan produk sampingan yang beracun. Misalnya, terlalu
sedikit oksigen yang bercampur maka akan menghasilkan karbon monoksida.
Karena suhu dan tekanan yang tinggi di dalam mesin kendaraan, maka gas buang
yang dihasilkan oleh mesin biasanya juga mengandung molekul nitrogen oksida
yang dapat menimbulkan asbut.
B. Proses Pembentukan Minyak dan Gas Bumi
Minyak bumi terbentuk dari penguraian senyawa-senyawa organik dari jasad
mikroorganisme jutaan tahun yang lalu di dasar laut atau di darat. Sisa-sisa
tumbuhan dan hewan tersebut tertimbun oleh endapan pasir, lumpur, dan zat-zat
lain selama jutaan tahun dan mendapat tekanan serta panas bumi secara alami.
Bersamaan dengan proses tersebut, bakteri pengurai merombak senyawasenyawa kompleks dalam jasad organik menjadi senyawa-senyawa hidrokarbon.
Proses penguraian ini berlangsung sangat lamban sehingga untuk membentuk
minyak bumi dibutuhkan waktu yang sangat lama. Itulah sebabnya minyak bumi
termasuk sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui, sehingga dibutuhkan
kebijaksanaan dalam eksplorasi dan pemakaiannya. Karena kondisi pembentukan
minyak bumi menjadi spesifik dan tidak sama antara minyak bumi satu dengan
minyak bumi lainnya. Berikut ini adalah tiga teori pembentukan minyak bumi :
1. Teori Biogenesis (Organik)
Macquir (Prancis, 1758) merupakan orang pertama yang pertama
kali mengemukakan pendapat bahwa minyak bumi berasal dari tumbuh tumbuhan.
Kemudian
M.W
Lamanosow
(Rusia,
1763)
juga
mengemukakan hal yang sama. Pendapat di atas juga didukun oleh sarjana
lain seperti, Nem Beery, Engler, Bruk, bearl, Hofer. Meeka mengatakan
bahwa ”minyak dan gas bumi berasal dari organisme laut yan telah mati
berjuta-juta tahun yang lalu dan membentuk sebuah lapisan dalam perut
bumi.” Minyak bumi termasuk sumber daya alam yang tidak terbarukan.
Menurut Teori Biogenesis (Organik), disebutkan bahwa minyak
bumi dan gas alam terbentuk dari beraneka ragam binatang dan tumbuhtumbuhan yang mati dan tertimbun di bawah endapan Lumpur. Endapan
Lumpur ini kemudian dihanyutkan oleh arus sungai menuju laut, akhirnya
mengendap di dasar lautan dan tertutup Lumpur dalam jangka waktu yang
lama, ribuan dan bahkan jutaan tahun. Akibat pengaruh waktu, temperatur
tinggi, dan tekanan lapisan batuan di atasnya, maka binatang serta tumbuhtumbuhan yang mati tersebut berubah menjadi bintik-bintik dan
gelembung minyak atau gas.
2. Teori Abiogenesis (Anorganik)
Barth Barthelot (1866) mengemukakan di dalam minyak bumi
terdapat logam alkali, yang dalam keadaan bebas dengan temperatur tingi
akan
bersentuhan
denagn
C02
membentuk
asitilena.
Kemudian
Mendeleyev (1877) mengemukakan bahwa minyak bumi tebentuk akibat
adanya pengauh kerja uap pada kabida-karbida logam di dalam bumi.
Pernyataan lainnya adalah minyak bumi dan gas alam terbentuk akibat
aktivitas bakteri. Unsur-unsur oksigen, belerang, dan nitrogen dari zat-zat
organik yang terkubur, akibat adanya aktivitas bakteri berubah menjadi zat
seperti minyak yang berisi hidrokarbon. Yang lebih ekstrim lagi adalah
pernyataan beberapa ahli yang mengemukakan bahwa minyak bumi mulai
terbentuk sejak zamn prasejarah, jauh sebelum bumi terbentuk dan
besamaan dengan proses terbentuknya bumi. Pernyataan itu berdasar fakta
ditemukannya material hidrokarbon dalam beberapa batuan meteor dan di
atmosfir bebeapa planet lain.
3. Teori Duplex
Teori Duplex merupakan perpaduan dari Teori Biogenetik dan
Teori Anorganik. Teori Duplex yang banyak diterima oleh kalangan luas,
menjelaskan bahwa minyak dan gas bumi berasal dari berbagai jenis
organisme laut baik hewani maupun nabati. Diperkirakan bahwa minyak
bumi berasal dari materi hewani dan gas bumi berasal dari materi nabati.
Akibat pengaruh waktu, temperatur, dan tekanan, maka endapan
Lumpur berubah menjadi batuan sedimen. Batuan lunak yang berasal dari
Lumpur yang mengandung bintik-bintik minyak dikenal sebagai batuan
induk (Source RCk). Selanjutnya minyak dan gas ini akan bermigrasi
menuju tempat yang bertekanan lebih rendah dan akhirnya terakumulasi di
tempat tertentu yang disebut dengan perangkap (Trap).
Dalam suatu perangkap (Trap) dapat mengandung (1) minyak, gas,
dan air, (2) minyak dan air, (3) gas dan air. Jika gas terdapat bersama-sama
dengan minyak bumi disebut dengan AssCiated Gas. Sedangkan jika gas
terdapat sendiri dalam suatu perangkap disebut Non AssCiated Gas.
Karena perbedaan berat jenis, maka gas selalu berada di atas, minyak di
tengah, dan air di bagian bawah. Karena proses pembentukan minyak
bumi memerlukan waktu yang lama, maka minyak bumi digolongkan
sebagai sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui (unrenewable).
Selain penjelasan proses pembentukan minyak bumi diatas, berikut ini
adalah langkah-langkah proses pembentukan minyak bumi dan gas alam beserta
gambar ilustrasi:
1. Ganggang hidup di danau tawar (juga di laut). Mengumpulkan energi dari
matahari dengan fotosintesis.
2. Setelah ganggang-ganggang ini mati, maka akan terendapkan di dasar
cekungan sedimen dan membentuk batuan induk (source rock). Batuan
induk adalah batuan yang mengandung karbon (High Total Organic
Carbon). Batuan ini bisa batuan hasil pengendapan di danau, di delta,
maupun di dasar laut. Proses pembentukan karbon dari ganggang menjadi
batuan induk ini sangat spesifik. Itulah sebabnya tidak semua cekungan
sedimen akan mengandung minyak atau gas bumi. Jika karbon ini
teroksidasi maka akan terurai dan bahkan menjadi rantai karbon yang tidak
mungkin dimasak.
3. Batuan induk akan terkubur di bawah batuan-batuan lainnya yang
berlangsung selama jutaan tahun. Proses pengendapan ini berlangsung
terus menerus. Salah satu batuan yang menimbun batuan induk adalah
batuan reservoir atau batuan sarang. Batuan sarang adalah batu pasir, batu
gamping, atau batuan vulkanik yang tertimbun dan terdapat ruang berporipori di dalamnya. Jika daerah ini terus tenggelam dan terus ditumpuki oleh
batuan-batuan lain di atasnya, maka batuan yang mengandung karbon ini
akan terpanaskan. Semakin kedalam atau masuk amblas ke bumi, maka
suhunya akan bertambah. Minyak terbentuk pada suhu antara 50 sampai
180 derajat Celsius. Tetapi puncak atau kematangan terbagus akan tercapai
bila suhunya mencapat 100 derajat Celsius. Ketika suhu terus bertambah
karena cekungan itu semakin turun dalam yang juga diikuti penambahan
batuan penimbun, maka suhu tinggi ini akan memasak karbon yang ada
menjadi gas.
4. Karbon terkena panas dan bereaksi dengan hidrogen membentuk
hidrokarbon. Minyak yang dihasilkan oleh batuan induk yang telah matang
ini berupa minyak mentah. Walaupun berupa cairan, ciri fisik minyak bumi
mentah berbeda dengan air. Salah satunya yang terpenting adalah berat
jenis dan kekentalan. Kekentalan minyak bumi mentah lebih tinggi dari
air, namun berat jenis minyak bumi mentah lebih kecil dari air. Minyak
bumi yang memiliki berat jenis lebih rendah dari air cenderung akan pergi
ke atas. Ketika minyak tertahan oleh sebuah bentuk batuan yang
menyerupai mangkok terbalik, maka minyak ini akan tertangkap dan siap
ditambang.
Komposisi Minyak Bumi
Komposisi minyak bumi dikelompokkan ke dalam empat kelompok, yaitu:
a.
Hidrokarbon Jenuh (alkana)
Dikenal dengan alkana atau parafin
Keberadaan rantai lurus sebagai komponen utama (terbanyak)
Sedangkan rantai bercabang lebih sedikit
Senyawa penyusun diantaranya:
Metana
CH4
Etana
CH3 – CH3
Propana
CH3 – CH2 – CH3
Butana
CH3 – (CH2)2 – CH3
n-heptana
CH3 – (CH2)5 – CH3
iso oktana
CH3 – C(CH3)2 – CH2 – CH – (CH3)2
b. Hidrokarbon Tak Jenuh (alkena)
Dikenal dengan alkena
Keberadaannya hanya sedikit
Senyawa penyusunnya:
Etena,
Propena,
Butena,
CH2 = CH2
CH2 = CH – CH3
CH2 = CH – CH2 – CH3
c. Hidrokarbon Jenuh berantai siklik (sikloalkana)
Dikenal dengan sikloalkana atau naftena
Keberadaannya lebih sedikit dibanding alkana
d. Hidrokarbon aromatik
Dikenal sebagai seri aromatik
Keberadaannya sebagai komponen yang kecil/sedikit
e. Senyawa Lain
Keberadaannya sangat sedikit sekali
Senyawa yang mungkin ada dalam minyak bumi adalah belerang, nitrogen,
oksigen dan organo logam (kecil sekali).
C. Proses Pengolahan Minyak dan Gas Bumi
Minyak mentah (crude oil) yang diperoleh dari hasil pengeboran minyak
bumi belum dapat digunakan atau dimanfaatkan untuk berbagai keperluan secara
langsung. Hal itu karena minyak bumi masih merupakan campuran dari berbagai
senyawa hidrokarbon, khususnya komponen utama hidrokarbon alifatik dari
rantai C yang sederhana/pendek sampai ke rantai C yang banyak/panjang, dan
senyawa-senyawa yang bukan hidrokarbon.
Untuk menghilangkan senyawa-
senyawa yang bukan hidrokarbon, maka pada minyak mentah ditambahkan asam
dan basa.
Minyak mentah yang berupa cairan pada suhu dan tekanan atmosfer biasa,
memiliki titik didih persenyawan-persenyawaan hidrokarbon yang berkisar dari
suhu yang sangat rendah sampai suhu yang sangat tinggi. Dalam hal ini, titik
didih hidrokarbon (alkana) meningkat dengan bertambahnya jumlah atom C
dalam molekulnya.
Dengan memperhatikan perbedaan titik didih dari
komponen-komponen minyak bumi, maka dilakukanlah pemisahan minyak
mentah menjadi sejumlah fraksi-fraksi melalui proses distilasi bertingkat.
Destilasi bertingkat adalah proses distilasi (penyulingan) dengan menggunakan
tahap-tahap/fraksi-fraksi pendinginan sesuai trayek titik didih campuran yang
diinginkan, sehingga proses pengembunan terjadi pada beberapa tahap/beberapa
fraksi tadi. Cara seperti ini disebut fraksionasi.
Minyak mentah tidak dapat dipisahkan ke dalam komponen-komponen murni
(senyawa tunggal). Hal itu tidak mungkin dilakukan karena tidak praktis, dan
mengingat bahwa minyak bumi mengandung banyak senyawa hidrokarbon
maupun senyawa-senyawa yang bukan hidrokarbon. Dalam hal ini senyawa
hidrokarbon memiliki isomerisomer dengan titik didih yang berdekatan. Oleh
karena itu, pemisahan minyak mentah dilakukan dengan proses distilasi
bertingkat. Fraksi-fraksi yang diperoleh dari destilat minyak bumi ialah
campuran hidrokarbon yang mendidih pada trayek suhu tertentu.
Berikut ini adalah tahapan pengolahan minyak dan gas bumi:
1. Pengolahan Tahap Pertama (Primary Process)
Pengolahan tahap pertama ini berlangsung melalui proses distilasi
bertingkat, yaitu pemisahan minyak bumi ke dalam fraksi-fraksinya
berdasarkan titik didih masing-masing fraksi. Komponen yang titik didihnya
lebih tinggi akan tetap berupa cairan dan turun ke bawah, sedangkan yang
titik didihnya lebih rendah akan menguap dan naik ke bagian atas melalui
sungkup-sungkup yang disebut menara gelembung. Makin ke atas, suhu
dalam menara fraksionasi itu makin rendah. Hal itu menyebabkan komponen
dengan titik didih lebih tinggi akan mengembun dan terpisah, sedangkan
komponen yang titik didihnya lebih rendah naik ke bagian yang lebih atas
lagi. Demikian seterusnya, sehingga komponen yang mencapai puncak
menara adalah komponen yang pada suhu kamar berupa gas. Perhatikan
diagram fraksionasi minyak bumi pada gambar dibawah ini:
Hasil-hasil fraksionasi minyak bumi yaitu sebagai berikut :
a) Fraksi Pertama
Pada fraksi ini dihasilkan gas, yang merupakan fraksi paling ringan.
Minyak bumi dengan titik didih di bawah 30 oC, berarti pada suhu kamar
berupa gas. Gas pada kolom ini ialah gas yang tadinya terlarut dalam
minyak mentah, sedangkan gas yang tidak terlarut dipisahkan pada waktu
pengeboran.
Gas yang dihasilkan pada tahap ini yaitu LNG (Liquid Natural Gas) yang
mengandung komponen utama propana (C3H8) dan butana (C4H10), dan
LPG (Liquid Petroleum Gas) yang mengandung metana (CH4)dan
etana (C2H6).
b) Fraksi Kedua
Pada fraksi ini dihasilkan petroleum eter. Minyak bumi dengan titik
didih lebih kecil 90 oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom
pendinginan dengan suhu 30 oC – 90 oC. Pada trayek ini, petroleum eter
(bensin ringan) akan mencair dan keluar ke penampungan petroleum eter.
Petroleum eter merupakan campuran alkana dengan rantai C5H12 –
C6H14.
c) Fraksi Ketiga
Pada fraksi ini dihasilkan gasolin (bensin). Minyak bumi dengan titik
didih lebih kecil dari 175 oC , masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom
pendingin dengan suhu 90oC –
175oC. Pada trayek ini, bensin akan
mencair dan keluar ke penampungan bensin. Bensin merupakan campuran
alkana dengan rantai C6H14–C9H20.
d) Fraksi Keempat
Pada fraksi ini dihasilkan nafta. Minyak bumi dengan titik didih lebih
kecil dari 200 oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin
dengan suhu 175 oC – 200 oC. Pada trayek ini, nafta (bensin berat) akan
mencair dan keluar ke penampungan nafta. Nafta merupakan campuran
alkana dengan rantai C9H20–C12H26.
e) Fraksi Kelima
Pada fraksi ini dihasilkan kerosin (minyak tanah). Minyak bumi dengan
titik didih lebih kecil dari 275 oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke
kolom pendingin dengan suhu 175 oC - 275 oC. Pada trayek ini, kerosin
(minyak tanah) akan mencair dan keluar ke penampungan kerosin. Minyak
tanah (kerosin) merupakan campuran alkana dengan rantai C12H26–
C15H32.
f) Fraksi Keenam
Pada fraksi ini dihasilkan minyak gas (minyak solar). Minyak bumi
dengan titik didih lebih kecil dari 375 oC, masih berupa uap, dan akan
masuk ke kolom pendingin dengan suhu 250 oC - 375 oC. Pada trayek ini
minyak gas (minyak solar) akan mencair dan keluar ke penampungan
minyak gas (minyak solar). Minyak solar merupakan campuran alkana
dengan rantai C15H32–C16H34
g) Fraksi Ketujuh
Pada fraksi ini dihasilkan residu. Minyak mentah dipanaskan pada suhu
tinggi, yaitu di atas 375 oC, sehingga akan terjadi penguapan. Pada trayek
ini dihasilkan residu yang tidak menguap dan residu yang menguap.
Residu yang tidak menguap berasal dari minyak yang tidak menguap,
seperti aspal dan arang minyak bumi. Adapun residu yang menguap
berasal dari minyak yang menguap, yang masuk ke kolom pendingin
dengan suhu 375 oC. Minyak pelumas (C16H34–C20H42) digunakan
untuk pelumas mesin-mesin, parafin (C21H44–C24H50) untuk membuat
lilin, dan aspal (rantai C lebih besar dari C36H74) digunakan untuk bahan
bakar dan pelapis jalan raya.
2. Pengolahan Tahap Kedua
Pengolahan tahap kedua merupakan pengolahan lanjutan dari hasilhasil unit pengolahan tahapan pertama. Pada tahap ini, pengolahan ditujukan
untuk mendapatkan dan menghasilkan berbagai jenis bahan bakar minyak
(BBM) dan non bahan bakar minyak (non BBM) dalam jumlah besar dan
mutu yang lebih baik, yang sesuai dengan permintaan konsumen atau pasar.
Pada pengolahan tahap kedua, terjadi perubahan struktur kimia yang dapat
berupa pemecahan molekul (proses cracking), penggabungan molekul (proses
polymerisasi, alkilasi), atau perubahan struktur molekul (proses reforming).
Proses pengolahan lanjutan dapat berupa proses-proses seperti di bawah ini:
1) Konversi Struktur Kimia
Dalam proses ini, suatu senyawa hidrokarbon diubah menjadi senyawa
hidrokarbon lain melalui proses kimia.
a. Perengkahan (Cracking)
Dalam proses ini, molekul hidrokarbon besar dipecah menjadi
molekul hidrokarbon yang lebih kecil sehingga memiliki titik didih
lebih rendah dan stabil. Caranya dapat dilaksanakan, yaitu sebagai
berikut:
a) Perengkahan
termal;
yaitu
proses
perengkahan
dengan
menggunakan suhu dan tekanan tinggi saja. Reaksi kimia pada
proses ini adalah:
n-C30H62 C8H8 + C6H12 + C14H28, atau
n-C30H62 C7H16 + C9H18 + C4H8 + C10H20
Hidrokarbom akan merengkah jika dipanaskan sampai suhunya
melebihi 300-400C dengan atau tanpa katalis.
b) Perengkahan
katalitik;
yaitu
proses
perengkahan
dengan
menggunakan panas dan katalisator untuk mengubah distilat yang
memiliki titik didih tinggi menjadi bensin dan karosin. Proses ini
juga akan menghasilkan butana dan gas lainnya.
Proses
perengkahan
dengan
bantuan
katalis
untuk
mempercepat. Katalis yang digunakan biasanya SiO2 dan Al2O3
atau bauksit. Reaksi dari perengkahan katalik melalui mekanisme
reaksi perengkahan ion karbonium. Mula-mula katalis karena
bersifat asam menambahkan proton ke molekul olefin atau menarik
ion hibrida dari alkana membentuk karbonium:
R-CH2-CH2-CH=CH2 + H+ R-CH2-CH2-C+H-CH3 64
R-CH2-CH2-CH2-CH3 H- + R-CH2-CH2-C + H-CH3
c) Perengkahan dengan hidrogen (hydro-cracking); yaitu proses
perengkahan yang merupakan kombinasi perengkahan termal dan
katalitik dengan "menyuntikkan" hidrogen pada molekul fraksi
hidrokarbon tidak jenuh. Dengan cara seperti ini, maka dari
minyak bumi dapat dihasilkan elpiji, nafta, karosin, avtur, dan
solar. Jumlah yang diperoleh akan lebih banyak dan mutunya lebih
baik dibandingkan dengan proses perengkahan termal atau
perengkahan katalitik saja. Selain itu, jumlah residunya akan
berkurang. Keuntungan dari proses hydrocracking adalah belerang
yang terkandung dalam minyak diubah menjadi hidrogen sulfida
yang kemudian dipisahkan.
b. Alkilasi
Alkilasi adalah suatu proses penggabungan dua macam
hidrokarbon isoparafin secara kimia menjadi alkilat yang memiliki nilai
oktan tinggi. Alkilat ini dapat dijadikan bensin atau avgas.
c. Polimerisasi
Polimerisasi adalah penggabungan dua molekul atau lebih untuk
membentuk molekul tunggal yang disebut polimer. Tujuan polimerisasi
ini ialah untuk menggabungkan molekul-molekul hidrokarbon dalam
bentuk gas (etilen, propena) menjadi senyawa nafta ringan
d. Reformasi
Reformasi adalah proses yang berupa perengkahan termal
ringan dari nafta untuk mendapatkan produk yang lebih mudah
menguap seperti olefin dengan angka oktan yang lebih tinggi. Di
samping itu, dapat pula berupa konversi katalitik komponen-komponen
nafta untuk menghasilkan aromatik dengan angka oktan yang lebih
tinggi.
e. Isomerisasi
Dalam proses ini, susunan dasar atom dalam molekul diubah
tanpa menambah atau mengurangi bagian asal. Hidrokarbon garis lurus
diubah menjadi hidrokarbon garis bercabang yang memiliki angka
oktan lebih tinggi. Dengan proses ini, n-butana dapat diubah menjadi
isobutana yang dapat dijadikan sebagai bahan baku dalam proses
alkilasi.
2) Proses Ekstraksi
Melalui proses ini, dilakukan pemisahan atas dasar perbedaan daya
larut fraksi - fraksi minyak dalam bahan pelarut (solvent) seperti SO2,
furfural, dan sebagainya. Dengan proses ini, volume produk yang
diperoleh akan lebih banyak dan mutunya lebih baik bila dibandingkan
dengan proses distilasi saja.
3) Proses Kristalisasi
Pada proses ini, fraksi-fraksi dipisahkan atas dasar perbedaan titik
cair (melting point) masing-masing. Dari solar yang mengandung banyak
parafin, melalui proses pendinginan, penekanan dan penyaringan, dapat
dihasilkan lilin dan minyak filter. Pada hampir setiap proses pengolahan,
dapat diperoleh produk-produk lain sebagai produk tambahan. Produkproduk ini dapat dijadikan bahan dasar petrokimia yang diperlukan untuk
pembuatan bahan plastik, bahan dasar kosmetika, obat pembasmi
serangga, dan berbagai hasil petrokimia lainnya.
4) Membersihkan Produk dari Kontaminasi (Treating)
Hasil-hasil minyak yang telah diperoleh melalui proses pengolahan
tahap pertama dan proses pengolahan lanjutan sering mengalami
kontaminasi dengan zat-zat yang merugikan seperti persenyawaan yang
korosif atau yang berbau tidak sedap. Kontaminan ini harus dibersihkan
misalnya dengan menggunakan caustic soda, tanah liat, atau proses
hidrogenasi. Proses pemurnian ini dapat diakukan dengan cara:
a) Copper sweetening dan doctor treating yaitu proses merubah
kotoran-kotoran yang menyebabkan karat dan bau, agar produk
yang dihasilkan tidak berbau.
b) Acid treatment yaitu membuang pengotor yang berbentuk lumpur
sambil memperbaiki warna dan tahan terhadap pembusukan.
c) Desulfurizing dilakukan untuk menghilangkan unsur belerang.
d) Dewaxing yaitu proses penghilangan wax (n-parafin) dengan berat
molekul tinggi dari fraksi minyak pelumas untuk menghasilkan
minyak pelumas dengan pour point yang lebih rendah.
e) Deasphalting yaitu penghilangan aspal dari fraksi yang digunakan
untuk minyak pelumas.
5) Pencampuran
Pencampuran merupakan proses pengolahan produk setelah
melalui langkah-langkah sebelumnya agar memenuhi syarat untuk
dikonsumsi. Misalnya ditambahkan bahan aditif TEL (tetraethyl lead)
yang berfungsi untuk mengurangi ketukan (knocking) pada mesin. Suatu
bahan inhibitor dicampur pada bensin agar bensin dapat disimpan lebih
lama
D. Penentuan Bilangan Oktan Pada Bensin
Fraksi terpenting dari minyak bumi adalah bensin. Bensin digunakan
sebagai bahan bakar kendaraan bermotor. Sekitar 10% produk distilasi
minyak mentah adalah fraksi bensin dengan rantai tidak bercabang.
Hidrokarbon yang menyusun bensin menentukan ketepatan waktu
pembakaran. Dalam mesin bertekanan tinggi, pembakaran bensin rantai lurus
tidak merata dan menimbulkan gelombang kejut yang menyebabkan terjadi
ketukan pada mesin. Jika ketukan ini dibiarkan dapat mengakibatkan mesin
cepat panas dan mudah rusak. Ukuran pemerataan pembakaran bensin agar
tidak terjadi ketukan digunakan istilah bilangan oktan. Bilangan oktan adalah
bilangan perbandingan antara nilai ketukan bensin terhadap nilai ketukan
dari campuran hidrokarbon standar.
Bagaimana cara menentukan bilangan oktan? Nilai bilangan oktan
ditetapkan 0 untuk n-heptana yang mudah terbakar dan 100 untuk iso oktana
yang tidak mudah terbakar. Misal suatu campuran 30 % n-heptana dan 70%
iso oktana maka bilangan oktannya:
Bilangan oktan = (30/100 x 0) + (70/100 x 100) = 70
Campuran hidrokarbon yang dipakai sebagai standar bilangan oktan
adalah n-heptana dan 2,2,4-trimetilpentana (isooktana). Bilangan oktan
untuk campuran 87% isooktana dan 13% n-heptana ditetapkan sebesar 87
satuan.
Untuk mengukur nilai oktan (octane number) ada dua cara yang dapat
dilakukan, yaitu dengan Research Octane Number dan motor method.
Cara yang paling umum dan banyak digunakan diseluruh dunia adalah
Research Octane Number (RON). RON ini ditentukan dengan mengisi
bahan bakar ke dalam mesin uji dengan rasio kompresi variabel dengan
kondisi yang teratur. Nilai RON diambil dengan membandingkan campuran
antara iso-oktana dan n-heptana. Misalnya, sebuah bahan bakar memiliki
Research Octane Number 92 berarti kandungan bahan bakar iso-oktana adalah
92% dan sisanya 8%-nya untuk n-heptana.
Bensin memiliki berbagai nama, tergantung pada produsen dan Oktan.
Beberapa jenis bensin yang dikenal di Indonesia di antaranya:
Premium, produksi Pertamina yang memiliki Oktan 88
Pertalite, produksi Pertamina yang memiliki oktan 90
Pertamax, produksi Pertamina yang memiliki Oktan 92
Pertamax Plus, produksi Pertamina yang memiliki Oktan 95
Pertamax Racing, produksi Pertamina yang memiliki Oktan 100.
Khusus untuk kebutuhan balap mobil
Primax 92, produksi Petronas yang memiliki Oktan 92
Primax 95, produksi Petronas yang memiliki Oktan 95
Super 92, produksi Shell yang memiliki Oktan 92
Super Extra 95, produksi Shell yang memiliki Oktan 95
Performance 92, produksi Total yang memiliki Oktan 92
Performance 95, produksi Total yang memiliki Oktan 95
Makin tinggi nilai bilangan oktan, daya tahan terhadap ketukan makin kuat
(tidak terjadi ketukan). Ini dimiliki oleh 2,2,4-trimetilpentana (isooktana),
sedangkan n-heptana memiliki ketukan tertinggi. Oleh karena itu 2,2,4trimetilpentana memiliki bilangan oktan tertinggi (100) dan n-heptana
terendah (0) maka campuran kedua senyawa tersebut dijadikan standar untuk
mengukur bilangan oktan. Untuk memperoleh bilangan oktan tertinggi, selain
berdasarkan komposisi campuran yang dioptimalkan juga ditambah zat aditif,
seperti tetraetillead (TEL) atau Pb(C2H5)4. Penambahan 6 mL TEL ke dalam
satu galon bensin dapat meningkatkan bilangan oktan 15–20 satuan. Bensin
yang telah ditambah TEL dengan bilangan oktan 80 disebut bensin premium.
Metode lain untuk meningkatkan bilangan oktan adalah termal reforming.
Teknik ini dipakai untuk mengubah alkana rantai lurus menjadi alkana
bercabang dan sikloalkana. Teknik ini dilakukan pada suhu tinggi (500–
600°C) dan tekanan tinggi (25–50 atm)
Angka oktan bisa ditingkatkan dengan menambahkan zat aditif bensin.
Menambahkan tetraethyl lead (TEL, Pb(C2H5)4) pada bensin akan
meningkatkan bilangan oktan bensin tersebut, sehingga bensin "murah" dapat
digunakan dan aman untuk mesin dengan menambahkan timbal ini. Untuk
mengubah Pb dari bentuk padat menjadi gas pada bensin yang mengandung
TEL dibutuhkan etilen bromida (C2H5Br). Celakanya, lapisan tipis timbal
terbentuk pada atmosfer dan membahayakan makhluk hidup, termasuk
manusia. Di negara-negara maju, timbal sudah dilarang untuk dipakai sebagai
bahan campuran bensin.
Zat tambahan lainnya yang sering dicampurkan ke dalam bensin adalah
MTBE (methyl tertiary butyl ether, C5H11O), yang berasal dan dibuat dari
etanol. MTBE murni berbilangan setara oktan 118. Selain dapat
meningkatkan bilangan oktan, MTBE juga dapat menambahkan oksigen pada
campuran gas di dalam mesin, sehingga akan mengurangi pembakaran tidak
sempurna bensin yang menghasilkan gas CO. Belakangan diketahui bahwa
MTBE ini juga berbahaya bagi lingkungan karena mempunyai sifat
karsinogenik dan mudah bercampur dengan air, sehingga jika terjadi
kebocoran pada tempat-tempat penampungan bensin (misalnya di pompa
bensin) MTBE masuk ke air tanah bisa mencemari sumur dan sumber-sumber
air minum lainnya.
Etanol yang berbilangan oktan 123 juga digunakan sebagai campuran.
Etanol lebih unggul dari TEL dan MTBE karena tidak mencemari udara
dengan timbal. Selain itu, etanol mudah diperoleh dari fermentasi tumbuhtumbuhan sehingga bahan baku untuk pembuatannya cukup melimpah. Etanol
semakin sering dipergunakan sebagai komponen bahan bakar setelah harga
minyak bumi semakin meningkat.
E. Kilang Minyak di Indonesia dan Produk Hasil dari Kilang Minyak
1. Kilang Minyak di Indonesia
Kilang minyak di Indonesia tersebar di beberapa tempat di pulau Jawa,
Sumatra, Kalimantan dan Irian Jaya.Tabel berikut ini menunjukkan kilang
minyak di Indonesia beserta kapasitas perancangannya pada saat ini. Sebagian
dari kilang minyak ini didirikan pada zaman penjajahan Belanda, yaitu kilang
minyak Pangkalan Brandan, Sungei Gerong, Plaju, Cepu, Wonokromo dan
Balikpapan, dan sebagian didirikan setelah Indonesia merdeka yaitu kilang
minyak Sungei Pakning, Dumai, Cilacap, Balongan dan Kasim. Kilang
Wonokromo sekarang ini sudah tidak beroperasi lagi.
Kilang Minyak
Kapasitas, ribu barel/hari
Musi
132,5
Dumai
120
Sungai Pakning
50
Pangkalan Brandan
5
Cilacap
300
Balikpapan
253,6
Cepu
4
Balongan (Exor I)
125
Kasim
4
Total
994,1
Tabel kilang minyak di Indonesia
2. Produk yang dihasilkan Kilang Minyak
Secara singkat minyak mentah yang diolah, unit-unit yang ada dan
produk yang dihasilkan oleh kilang-kilang minyak tersebut adalah sebagai
berikut:
1) Kilang Musi (Plaju-Sungei Gerong)
Produk-produk yang dihasilkan antara lain bensin, bensin pesawat
terbang, bahan bakar jet, kerosin, solar, minyak diesel, minyak bakar,
malam parafin dan aspal.
2) Kilang Dumai
Produk-produk yang dihasilkan antara lain elpiji, bensin premium,
naphta, kerosin, solar dan kokas kalsinasi.
3) Kilang Sungei Pakning
Produk-produk yang dihasilkan antara lain naphta, kerosin, solar, dan
residu malam belerang rendah (Low Sulphur Waxy Residue, LSWR).
4) Kilang Pangkalan Brandan
Produk-produk yang dihasilkan antara lain bensin, kerosin, solar dan
residu.
5) Kilang Cilacap
Produk-produk yang dihasilkan antara lain elpiji, bensin, avtur,
kerosin, solar, minyak diesel, minyak bakar, minyak pelumas dan aspal.
6) Kilang Balikpapan
Produk-produk yang dihasilkan antara lain elpiji, bensin premium,
avtur, kerosin, solar, minyak diesel, minyak dbakar dan malam.
7) Kilang Cepu
Produk-produk yang dihasilkan antara lain naphta, pertasol, kerosin,
solar, minyak bakar dan malam batik.
8) Kilang Balongan (Exor I)
Produk-produk yang dihasilkan antara lain elpiji, propilen, bensin,
kerosin, solar, minyak diesel, minyak bakar, dan belerang
9) Kilang Kasim
F. Produk Olahan Minyak dan Gas Bumi
Keberadaan minyak bumi dan berbagai macam produk olahannya memiliki
manfaat yang sangat penting dalam kehidupan kita sehari-hari, sebagai contoh
penggunaan minyak tanah, gas, dan bensin. Tanpa ketiga produk hasil olahan
minyak bumi tersebut mungkin kegiatan pendidikan, perekonomian, pertanian,
dan aspek-aspek lainnya tidak akan dapat berjalan lancar. Dibawah ini adalah
beberapa produk hasil olahan minyak bumi:
1. Bahan bakar gas
Bahan bakar gas terdiri dari LNG (Liquified Natural Gas) dan LPG
(Liquified Petroleum Gas).
2.
Naptha atau Petroleum eter, biasa digunakan sebagai pelarut dalam
industri.
3. Gasolin (bensin), biasa digunakan sebagai bahan bakar kendaraan
bermotor.
4. Kerosin (minyak tanah), biasa digunakan sebagai bahan bakar untuk
keperluan rumah tangga. Selain itu kerosin juga digunakan sebagai bahan
baku pembuatan bensin melalui proses cracking.
5. Minyak solar atau minyak diesel, biasa digunakan sebagai bahan bakar
untuk mesin diesel pada kendaraan bermotor seperti bus, truk, kereta api
dan traktor. Selain itu, minyak solar juga digunakan sebagai bahan baku
pembuatan bensin melalui proses cracking.
6. Minyak pelumas, biasa digunakan untuk lubrikasi mesin-mesin.
7. Residu minyak bumi yang terdiri dari :
Parafin digunakan dalam proses pembuatan obat-obatan, kosmetika,
tutup botol, industri tenun menenun, korek api, lilin batik, dan masih
banyak lagi.
Aspal digunakan sebagai pengeras jalan raya
G. Dampak Penggunaan Minyak Bumi
Secara umum, kegiatan eksploitasi dan pemakaian sumber energi dari alam
untuk memenuhi kebutuhan manusia akan selalu menimbulkan dampak negatif
terhadap lingkungan (misalnya udara dan iklim, air dan tanah) tetapi selain itu
juga ada dampak positif untuk manusia. Berikut ini adalah beberapa dampak
positif dan dampak negatif dari penggunaan energi fosil :
f) Dampak Positif
Bahan bakar utama kendaraan dan mesin – mesin
Bahan bakar kompor
Beberapa residu bisa dimanfaatkan sebagai aspal dan ragen kimia
yang dibutuhkan sebagai senyawa pembuatan plastik, obat – obatan
dan bermacam material dalam kehidupan manusia
g) Dampak Negatif
Terhadap Cuaca dan Iklim
Selain menghasilkan energi, pembakaran sumber energi fosil
(misalnya: minyak bumi, batu bara) juga melepaskan gas-gas, antara lain
karbon dioksida (CO2), nitrogen oksida (NOx),dan sulfur dioksida (SO2)
yang menyebabkan pencemaran udara (hujan asam, smog dan pemanasan
global).
Emisi NOx (Nitrogen oksida) adalah pelepasan gas NOx ke udara. Di
udara, setengah dari konsentrasi NOx berasal dari kegiatan manusia
(misalnya pembakaran bahan bakar fosil untuk pembangkit listrik dan
transportasi), dan sisanya berasal dari proses alami (misalnya kegiatan
mikroorganisme yang mengurai zat organik). Di udara, sebagian NOx
tersebut berubah menjadi asam nitrat (HNO3) yang dapat menyebabkan
terjadinya hujan asam.
Emisi SO2 (Sulfur dioksida) adalah pelepasan gas SO2 ke udara yang
berasal dari pembakaran bahan bakar fosil dan peleburan logam. Seperti
kadar NOx di udara, setengah dari konsentrasi SO2 juga berasal dari
kegiatan manusia. Gas SO2 yang teremisi ke udara dapat membentuk
asam sulfat (H2SO4) yang menyebabkan terjadinya hujan asam.
Emisi gas NOx dan SO2 ke udara dapat bereaksi dengan uap air di
awan dan membentuk asam nitrat (HNO3) dan asam sulfat (H2SO4) yang
merupakan asam kuat. Jika dari awan tersebut turun hujan, air hujan
tersebut bersifat asam (pH-nya lebih kecil dari 5,6 yang merupakan pH
“hujan normal”), yang dikenal sebagai “hujan asam”. Hujan asam
menyebabkan tanah dan perairan (danau dan sungai) menjadi asam. Untuk
pertanian dan hutan, dengan asamnya tanah akan mempengaruhi
pertumbuhan tanaman produksi. Untuk perairan, hujan asam akan
menyebabkan terganggunya makhluk hidup di dalamnya. Selain itu hujan
asam secara langsung menyebabkan rusaknya bangunan (karat, lapuk).
Smog merupakan pencemaran udara yang disebabkan oleh tingginya
kadar gas NOx, SO2, O3 di udara yang dilepaskan, antara lain oleh
kendaraan bermotor, dan kegiatan industri. Smog dapat menimbulkan
batuk-batuk dan tentunya dapat menghalangi jangkauan mata dalam
memandang.
Emisi CO2 adalah pemancaran atau pelepasan gas karbon dioksida
(CO2) ke udara. Emisi CO2 tersebut menyebabkan kadar gas rumah kaca
di atmosfer meningkat, sehingga terjadi peningkatan efek rumah kaca dan
pemanasan global. CO2 tersebut menyerap sinar matahari (radiasi
inframerah) yang dipantulkan oleh bumi sehingga suhu atmosfer menjadi
naik. Hal tersebut dapat mengakibatkan perubahan iklim dan kenaikan
permukaan air laut.
Emisi CH4 (metana) adalah pelepasan gas CH4 ke udara yang berasal,
antara lain, dari gas bumi yang tidak dibakar, karena unsur utama dari gas
bumi adalah gas metana. Metana merupakan salah satu gas rumah kaca
yang menyebabkan pemasanan global.
Terhadap Perairan
Eksploitasi minyak bumi, khususnya cara penampungan dan
pengangkutan minyak bumi yang tidak layak, misalnya: bocornya tangker
minyak atau kecelakaan lain akan mengakibatkan tumpahnya minyak (ke
laut, sungai atau air tanah) dapat menyebabkan pencemaran perairan. Pada
dasarnya pencemaran tersebut disebabkan oleh kesalahan manusia.
Pencemaran air oleh minyak bumi umumnya disebabkan oleh
pembuangan minyak pelumas secara sembarangan. Di laut sering terjadi
pencemaran oleh minyak dari tangki yang bocor. Adanya minyak pada
permukaan air menghalangi kontak antara air dengan udara sehingga
kadar oksigen berkurang.
III. KESIMPULAN
Minyak Bumi adalah salah satu Sumber Daya Alam dengan berbagai
manfaat. Terbentuk dari berbagai fosil yang diuraikan oleh bumi. Tersusun dari
alkana, alkena, sikloalkana, hidrokarbon aromatik dan beberapa senyawa lain.
Diolah dengan proses destilasi bertingkat untuk menghasilkan berbagai produk.
Namun karena jumlahnya terbatas sehingga kita perlu menghematnya. Selain itu
minyak bumi juga sangat bermanfaat untuk kehidupan manusi, akan tetapi juga
memiliki dampak negatif untuk lingkungan.
IV.
DAFTAR PUSTAKA
Koesoemadinata, R P. 1980. Geologi Minyak – Dan Gas Bumi Jilid 1
Edisi Kedua. Bandung: ITB.
Hardjono, A. 200. Teknologi Minyak Bumi. Yogyakarta: Gadjah Mada
University Press.
Zuhra, Cut Fatimah.Penyulingan, Pemrosesan dan Penggunaan Minyak
Bumi. Sumatra Utara: Jurusan Kimia Universitas Sumatra Utara.
http://widyafirstywindany.blogspot.co.id/2013/05/makalah-tentangminyak-bumi.html. Diakses 15 Februari 2016.
http://himatek.itb.ac.id/memahami-kilang-bumi/. Diakses 15 Februari
2016.
http://ichsanrizqia17994.weebly.com/blog/proses-pengolahan-minyakbumi-minyak-mentah-dan-komposisinya. Diakses 15 Februari
2016.