Minyak Bumi

Minyak Bumi
Minyak bumi merupakan campuran berbagai macam zat organik, tetapi komponen pokoknya hidrokarbon. Minyak bumi disebut juga minyak mineral karena diperoleh dalam bentuk campuran dengan mineral lain. Minyak bumi tidak dihasilkan dan didapat secara langsung dari hewan atau tumbuhan, melainkan dari fosil. Oleh karena itu, minyak bumi dikatakan sebagai salah satu bahan bakar fosil.
Minyak bumi terbentuk dari peluruhan tumbuhan dan hewan, yang kemungkinan besar berasal dari laut. Minyak bumi mentah, atau biasa disebut minyak mentah pada umumnya terdiri dari campuran rumit senyawa alifatik dan aromatis serta sedikit senyawa sulfur dan nitrogen. Sejauh ini telah ditemukan sedikitnya 500 senyawa yang terkandung dalam cuplikan minyak bumi. Minyak bumi memiliki komposisi yang berbeda-beda dalam setiap sumur, meski secara umum sama.
Komposisi Minyak Bumi
1. Senyawa n-alkana
Senyawa alkana merupakan komponen utama minyak bumi. Pada suhu kamar, metana dan etana berupa gas. Metana dan etana merupakan komponen utama LNG. Sementara itu, propana dan butana merupakan komponen utama LPG berbentuk cair.
2. Senyawa sikloalkana
Senyawa sikloalkana merupakan komponen terbesar kedua setelah n-alkana. Senyawa sikloalkana yang paling banyak terdapat pada minyak bumi yaitu siklopentana dan sikloheksana.
3. Senyawa isoalkana
Hanya sedikit isoalkana yang terkandung dalam minyak bumi.
4. Senyawa aromatik
Hanya sedikit senyawa aromatik dengan titik didih rendah dalam minyak bumi
Kegunaan senyawa-senyawa alkana

1. Metana (CH₄) dan etana (C₂H₆) sebagai bahan utama LNG.
2. Propana (C₃H₈) dan butana (C₄H₁₀) sebagai bahan utama LPG.
3. Pentana (C₅H₁₂) dan heptana (C₇H₁₆) sebagai bahan pelarut, cairan pencuci kering (dry clean), dan produk cepat kering lainnya.
4. C₆H₁₄ sampai C₁₂H₂₆ dicampur bersama dan dimanfaatkan sebagai bensin.
5.  C₁₀ sampai C₁₅ dimanfaatkan sebagai bahan utama minyak tanah.
6. C₁₀ dan C₂₀ dimanfaatkan sebagai bahan utama diesel dan bahan bakar minyak untuk mesin kapal.
7. C₁₆ sampai C₂₀ dimanfaatkan sebagai bahan utama solar untuk bahan bakar mesin jet.
8. C₂₀ ke atas yang berbentuk setengah padat digunakan sebagai bahan utama minyak pelumas dan vaselin.
9. Mulai C₂₅ berbentuk padat dan dimanfaatkan sebagai lilin dan bitumen aspal.

Pengolahan Minyak Bumi
Minyak bumi yang masih mentah atau biasa disebut minyak mentah tidak terlalu bermanfaat. Upaya yang harus dilakukan agar minyak mentah dapat digunakan yaitu memisahkannya dalam fraksi-fraksi atau campuran-campuran tertentu dalam sebuah kilang. Ada beberapa tahapan pengolahan minyak yaitu:
1. Distilasi
Merupakan suatu cara pemisaan campuran berdasarkan pada perbedaan titik didih komponen-komponen penyusun campuran tersebut. Minyak mentah merupakan campuran berbagai senyawa hidrokarbon yang memiliki titik didih bervariasi bergantung dari struktur molekulnya. Melalui proses distilasi, minyak mentah dapat diuraikan menjadi berbagai senyawa hidrokarbon penyusunnya sesuai titik didih senyawa tersebut. Cara distilasi yang dilakuakn menggunakan pendinginan bertahap/bertingkat untuk titik didih masing-masing fraksi minya bumi. Cara distilasi ini lebih kenal sebagai proses distilasi bertingkat.

2.      Cracking
Merupakan penguraian (pemisahan) molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang besar menjadi molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang lebih kecil. Contohnya adalah pengubahan minyak solar atau minyak tanah (kerosin) menjadi bensin.

Contoh di atas adalah pemecahan senyawa karbondengan 16 atom karbon menjadi senyawa karbon dengan jumlah atom karbon yang lebih kecil.
Terdapat dua cara proses cracking yaitu:

1. Cara panas (Thermal cracking) adalah proses cracking menggunakan suu tinggi serta tekana rendah.
2. Cara katalis (Catalytic cracking) adalah proses cracking menggunakan bubuk katalis platina atau molidbenum oksida.

3.      Reforming
Merupakan pengubahan bentuk molekul bensin yang bermutu kurang baik (rantai karbon lurus) menjadi bensin yang bermutu lebih baik (rantai karbon bercabang). Kedua jenis bensin ini memiliki ruus molekul yang sama, tetapi memiliki struktur berbeda, sehingga proses ini disebut juga isomerisasi. Reforming dilakukan dengan menggunakan katalis dan pemanasan.

4.      Polimerisasi
Merupakan proses penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul dasar. Misalnya, penggabungan senyawa isobutena dengan senyawa isobutana yang menghasilkan bensin berkualitas tinggi, yaitu isooktana.

5.      Treating
Merupakan pemurnian minyak bumi dengan cara menghilangkan pengotor-pengotornya. Cara-cara treating yaitu :
1) Cooper sweetening dan doctor treating : proses penghilangan pengotor yang dapat menimbulkan bau yang tidak sedap.
2) Acid treatment : proses penghilangan lumpur dan perbaikan warna.
3) Desulfurizing : proses penghilangan unsur belerang.
6.      Blending
Pada tahapan ini minyak bumi yang dihasilkan dicampur dengan suatu zat aditif tertentu agar kualitasnya sesuai dengan apa yang diinginkan.
Bensin
Komponen utama penyusun bensin yaitu n-heptana dan iso-oktana. Peningkatan kuantitas dan kualitas bensin dalam pengolahan minyak bumi dilakukan melalui proses kertakan (cracking) dan reformasi fraksi-fraksi bertitik didih tinggi. Ada dua jenis kertakan yang biasanya dilakukan pada fraksi bensin.

1. Kertakan katalitik, berupa proses memanaskan bahan bakar bertitik didih tinggi di bawah tekanan dengan penambahan katalis (tanah liat aluminium silikat dicuci dengan asam dan dijadikan bubuk halus). Dalam kondisi demikian, molekul besar akan patah-patah menjadi fragmen kecil.
2. Kertakan kukus, merupakan suatu teknik mengubah alkana menjadi alkena. Reformasi katalitik mengubah senyawa alifatik menjadi senyawa aromatik. Alkena dan senyawa aromatik yang terbentuk dimanfaatkan sebagai bahan baku plastic dan senyawa sintetik organik.

Proses kertakan akan menghasilkan alkana bercabang dan senyawa aromatik yang mengurangi suara ketukan (knocking). Sebagaimana yang diketahui bahwa penyusun utama bensin yaitu alkana rantai lurus dan isooktana. Alkana rantai lurus tersebut memiliki titik didih yang lebih tinggi dari isooktana, sehingga di dalam mesin tidak terbakar sempurna. Tidak sempurnanya proses pembakaran tersebut menimbulkan suara ketukan pada mesin ketika mobil dipercepat, maupun pada tanjakan. Hal ini menyebabkan mesin aus. Untuk mengurangi hal tersebut, bensin berkualitas harus lebih banyak terdiri dari alkana rantai cabang dan senyawa aromatik.
Kualitas bensin ditentukan berdasarkan bilangan oktan, yaitu angka yang menunjukkan persentase isooktana dalam bensin. Bilangan oktan 100 berarti bensin tersebut setara dengan isooktana murni dalam hal sifat pembakaran. Sedangkan bilangan oktan 0 berarti bensin tersebut setara dengan heptana murni. Bilangan oktan 75 berarti bensin tersebut terdiri dari 75% isooktana dan 25% heptana. Semakin tinggi bilangan oktan, semakin baik kualitas bensin tersebut. Bensin premium memiliki bilangan oktan 85, dan bensin super memiliki bilangan oktan 98. Dimungkinkan diperoleh bilangan oktan lebih dari 100 karena beberapa senyawa memiliki karakteristik bakar lebih baik daripada isooktana.
Penambahan zat aditif ke dalam bensin bertujuan untuk mengurangi ketukan dan meningkatkan bilangan oktan. Beberapa zat aditif yang biasa digunakan dan memiliki bilangan oktan lebih dari 100 yaitu benzena, t-butilalkohol [(CH₃)₃COH], dan t-butil metil eter [(CH₃)₃COCH₃]. Terkadang digunakan juga campuran zat aditif dalam bensin bertimbal yaitu etilfluid: 65% tetraetil timbale [(CH₃CH₂)₄Pb], 25% 1,2-dibromoetana (BrCH₂CH₂Br), dan 10% 1,2-dikloroetana (ClCH₂CH₂Cl). Senyawa-senyawa hidrokarbon yang telah terhalogenasi tersebut bermanfaat untuk mengubah timbal yang dihasilkan pada pembakaran bensin menjadi timbal (II) bromida (PbBr₂) yang mudah menguap agar mudah dibuang bersama gas buang lainnya.
Penggunaan tetraetil timbal dalam bensin akan segera dihentikan karena menimbulkan pencemaran udara yang sangat parah. Saat ini telah dikembangkan MTBE (metil tersier butil eter), metanol, dan etanol.
Batubara
Batubara terbentuk dari peluruhan tumbuhan oleh bakteri di bawah aneka ragam tekanan. Batubara dikelompokkan menurut kadar karbon di dalamnya: antrasit atau batubara keras dengan kadar karbon paling tinggi, batubara bitumen (lunak), lignit, dan gambut. Batubara juga mengandung sulfur. Sebagaimana senyawa hidrokarbon lainnya, pembakaran yang tidak sempurna dari batubara akan menghasilkan polutan karbon monoksida yang beracun.
Energi Terbaru
Pemanfaatan hidrokarbon sebagai sumber energi utama tampaknya harus mulai dipertimbangkan. Realitas menunjukkan bahwa ketersediaan bahan bakar fosil tersebut semakin hari semakin menipis. Bahan bakar fosil merupakan sumber energi yang tidak dapat diperbaharui. Selain itu, eksplorasi dan pemanfaatan yang berlebihan terhadap bahan bakar fosil tersebut menyebabkan kerusakan lingkungan yang cukup parah. Berhemat dalam menggunakan bahan bakar merupakan salah satu solusi. Solusi lain yang dapat dilakukan yaitu
memanfaatkan sumber energi alamiah yang ada di bumi dengan teknologi modern.
Sumber energi alamiah tersebut tidak hanya ada dalam jumlah melimpah, namun juga dapat diperbaharui, sehingga tidak perlu khawatir akan habis. Sumber-sumber energi alamiah tersebut di antaranya sebagai berikut.
1. Air
Air dapat dijadikan sumber energi listrik. Oleh karena itu, saat ini dikembangkan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). PLTA memanfaatkan air untuk memutar turbin yang menghidupkan generator listrik. Energi listrik yang dihasilkan setara dengan yang dihasilkan oleh pembangkit listrik berbahan bakar fosil.
2. Angin
Angin siap menyediakan tenaga 17.000 MW di seluruh dunia. Angin akan menggerakkan kincir berbentuk sayap yang dilekatkan pada sebuah tangkai horizontal yang memutar sebuah generator listrik. Negara yang sudah mencoba pemanfaatan tenaga angin yaitu Denmark dan Amerika Serikat.
3. Sinar Matahari
Saat ini, beberapa negara juga tengah mengembangkan pembangkit listrik tenaga surya. Pembangkit listrik tenaga surya dapat menghasilkan daya sebesar 10 MW.
4. Tanaman
Banyak tanaman dapat menghasilkan bahan bakar cair. Bioetanol dapat dibuat dari sisa hasil hutan, jerami, tebu, dan jagung dengan peragian dan penyulingan. Minyak dari kelapa sawit dapat dimanfaatkan sebagai pengganti bahan bakar diesel.
Selain keempat hal di atas, masih banyak sumber energi alamiah lain yang belum termanfaatkan, seperti pasang surut air laut, gelombang laut, panas bawah laut, panas bumi, dan lain-lain.
Dampak Pembakaran Minyak Bumi
1.      Oksida karbon
Senyawa karbon yang terbakar akan menghasilkan asap dan oksida karbon. Gas pencemar utama sdari hasil pembakaran senyawa karon dalam minyak bumi adalah karbon dioksida dan karbon monoksida.
a.      Gas karbon dioksida
Gas ini dihasilkan secara alami dari proses pernapasan dan pembakaran sempurna berbagi senyawa hidrokarbon. Gas CO₂ tidak membahayakan kesehatan, tetapi pada konsentrasi tinggi (10%-20%) dapat menyebabkan pingsan karena CO₂ menggantikan posisi gas oksigen dalam tubuh sehingga tubuh kekurangan oksigen.
Senyawa hidrokarbon (C_xH_y) yang merupakan bahan bakar kendaraan bermotor, dan bahan industry, akan terbakar sempurna menghasilkan gas karbon dioksida dan uap air sesuai dengan persamaan reaksi :

C_xH_y(l) + O_2(g) → CO_2(g) + H₂O_(g)

Hal ini tidaksebanding dengan jumlah penggunaan dengan jumalh pepohonan yang memanfaatkan gas CO₂ untuk melakukan proses fotosintesis dan menghasilkan oksigen. Akibatnya, pemanfaatan CO₂ semakin berkurang yang menyebabkan terganggunya keseimbangan CO₂. Kadar CO₂ di udara menjadi berlebih, sehingga membentuk lapisan CO₂ di atmosfer.
Sinar ultariolet (UV) dan sinar tampak (VIS) yang berhasil menembus atmosfer bumi sebagian diserap oleh berbagai makhluk maupun zat di permukaan bumi, sebagian lagi kemudian dipantulkan kembali ke angkasa dalam bentuk sinar inframerah (IR) yang lebih hangat. Lapisan CO₂ di atmosfer akan menahan sinar inframerah yang dipantulkan bumi, sehingga bumi tetap hangat karena sinar inframerag tersebut membawa energi panas. Namun, jika lapisan CO₂ terus bertambah, akan meningkatkan suhu permukaan bumi. Gejala pemanasan bumin akibat lapisan CO₂ ini yang disebut efek rumah kaca (green house effect).

b.      Gas Karbon Monoksida
Gas ini tidak berwarna dan tidak berbau, tetapi sangat berbahaya. Batas kadar gas CO dalam udara adalah 0,1 bpj. Kadar CO di udara yang mencapai 100 bpj dapat menyebabkan sakit kepala, lelah, sesak napas, pingsan, dan bahkan dapat menyebabkan kematian. Gas CO sangat berbahaya bagi kesehatan karena dapat bereaksi dan berikatan dengan hemoglobin (Hb) di dalam darah (afinitas CO terhadap Hb sekitar 200 kali lebih besar daripada O₂).
Gas CO dihasilkan dari pembakaran tidak sempurna senyawa hidrokarbon dalam bahan bakar yang berasal dari minyak bumi pada kendaraan bermotor.

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

Kendaraan bermotor dapat menghasilkan rata-rata 6,25 gram CO per kilometer jarak tempuh. Selain gas buangan kendaraan bermotor, gas CO juga dihasilkan dari berbagai kegiatan industry, letusan gunung berapi, dan pelapukan. Namun sebagian besar gas CO dihasilkan oleh emisi buangan kendaraan bermotor, dan untuk mengurangi pembentukan gas CO pada kendaraan bermotor, maka perlu dilakukan uji emisi gas buang secara berkala.
2.      Oksida Belerang
Senyawa ini dihasilkan dari letusan gunung merapi, pembakaran bahan bakar kendaraan bermotor, asap pabrik, dan pembakaran batu bara. Minyak bumi dan batu bara mengandung belerang dengan kadar sekitar 0 – 6%. Belerang yang terdapat dalam minyak bumi atau batu bara terbakar dapat membentuk gas SO₂.

S_(s) + O_2(g) → SO_2(g)

Batas kadar gas SO₂ dalam udara bersih adalah 0,0002 bpj. Gas SO₂ dapat membahayakan kesehatan, dalam jumlah sedikit dapat menyebabkan btuk-batuk dan sesak napas, sedangkan dalam jumlah besar dapat merusak saluran pernapasan (radang tenggorokan, radang paru-paru), serta kematian. Pencemaran SO₂ terhadap tumbuhan dapat menyebabkan pembentukan noda cokelat pada daun, bahkan dapat menimbulkan kerontokan. Gas SO₂ di udara dapat teroksidasi menghasilkan gas SO₃.

SO_2(g)+ O_2(g) → SO_3(g)

Gas SO₃ merupakan oksida asam yang jika bereaksi dengan air di udara (air hujan) akan membentuk asam sulfat, dan akan turun ke bumi sebagai hujan asam.

SO_3(g) + H₂O_(l) → H₂SO_4(aq)

Hujan asam sangat membahayakan lingkungan karena dapat menyebabkan ;
1)      Gata-gatal pada kulit
2)      Merusak benda-benda yang terbuat dari logam karena mempercepat terbentuknya karat.
3)      Merusak bangunan, patung, dan tembok (bahan yang mengandung kapur). Untuk mencegahnya dilakukan pengecatan.
4)      Ikan-ikan menjadi mati karena air menjadi asam.
5)      Tanaman menjadi tidak subur bahkan mati akibat perubahan pH tanah.
3.      Oksida Nitrogen
Oksida nitrogen (NO, NO₂) dan ammonia (NH₃) dalam jumlah berlebih dapat menyebabkan pencemaran udara. Secara alami oksida nitrogen terbentuk dari reaksi antara gas nitrogen dengan gas oksigen di udara dengan bantuan petir. Minyak bumi juga mengandung unsur nitrogen 0 – 15%, sehingga dari pembakaran bahan bakar kendaraan bermotor atau dari aktivitas industri juga akan menghasilkan gas NO. gas NO di udara dapat terokisidasi menjadi gas NO₂.

N_2(g) + O_2(g) → 2NO_(g)

2NO_(g) + O_2(g) → 2NO_2(g)

Batas kadar gas NO₂ di udara bersih adalah 0,001 bpj. Gangguan kesehatan yang disebabkan oleh udara yang tercemar gas NO₂ berupa gangguan saluran pernapasan dan mata perih. Oleh karena merupakan oksida asam, maka seperti gas SO₃, gas NO₂ juga dapat menyebabkan hujan asam dari hsil reaksinya dengan air hujan.

2NO_2(g) + H₂O_(l) → HNO_3(aq) + HNO_2(aq) atau

3NO_2(g) + H₂O_(l) → 2HNO_3(aq) + NO_(g)

4.      Logam Timbal (Pb)
Logam ini dapat mencemari udara, karena bersifat racun yang jika masuk ke dalam peredaran darah dapat merusak syaraf otak. Senyawanya, yaitu TEL (TetraEthylLead) sengaja ditambahkan pada bensin untuk menaikkan nilai oktannya. Logam timbale yang terbakar akan membentuk oksida timbal.
Kandungan timbal yang berlebih dalam darah dapat menurunkan tingkat kecerdasarn anak, menghambat pertumbuhan, dan menyebabkan kelumpuhan. Gejala-gejala keracunan logam timbal adalah mual, anemia, dan sakit perut. Dari hasil penelitian, sayuran yang dijual atau ditanam di pinggir jalan raya akan mengandung logam timbal di atas ambang batas yang diizinkan.
5.      Partikulat
Merupakan partikel-partikel padat atau cair di udara. Partikulat padat disebut asap dan partikulat cair disebut kabut. Partikulat padat dihasilkan dari pembakaran bahan bakar terutama solar dan batu bara, pembakaran sampah, aktivitas gunung berapi, dan kebakaran hutan. Asap juga dihasilkan dari pabrik-pabrik industri.
Partikulat cair terbentuk dari senyawa hidrokarbon yang menguap. Keberadaan partikulat padat dan cair ditambah dengan adanya oksida-oksida nitrogen, dan oksida belerang di udara, akan menimbulkan asap kabut yang dikenal dengan istilah smog (Smoke = asap; Fog = kabut). Smog yang terjadi di daerah pegunungan membatasi jarak pandang kita. Keadaan in jelas sangat berbahaya, jika terjasi di kawasan yan ramai dengan lalu lintas kendaraan.
Untuk menguji pemahan jawablah Soal Minyak Bumi