Minyak Bumi

MINYAK BUMI

Proses Terbentuknya Minyak Bumi

Minyak bumi berasal dari hewan dan tumbuhan yang hidup di darat atau laut pada jutaan

tahun lalu. Ketika, hewan dan tumbuhan-tumbuhan tersebut mati, mereka terkubur tanah dan

secara perlahan-lahan membentuk lapisan kaya organik di dalam tanah. Karena pengaruh

besarnya tekanan dan suhu di dalam tanah menyebabkan terjadinya proses penguraian lapisan

kaya organik (fossil ) tersebut menjadi minyak bumi. Sebagai akibat adanya pererakan kulit

bumi, minyak bumi menjadi terperangkap dan terkumpul pada batuan yang tidak berpori,

kemudian terjadilah penumpukan (akumulasi) minyak dalam batuan tersebut. Itulah sebabnya

minyak bumi disebut juga petroleum berasal dari bahasa Latin (petrus=batu, oleum=minyak).

Selain sebagai lapisan yang terperangkap, minyak bumi yang melewati batuan berpori akan

muncul kepermukaan tanah sebagai lumpur minyak bumi. Pada awalnya lumpur minyak

bumi ini disebut ―lumpur hitam‖ karena memiliki warna hitam dan seperti lumpur. Setelah

manusia mengetahui secara luas kegunaan ―lumpur hitam‖ ini, maka daerah-daerah yang

memiliki kandungan minyak bumi mulai dicari orang. Minyak bumi yang terdapat di dalam

tanah diambil dengan cara pengeboran. Ketika ujung bor tepat menembus lapisan minyak

dalam batuan, tekanan yang tinggi dalam tanah membantu menekan minyak itu ke atas

permukaan tanah. Proses pengeboran minyak bumi ini harus hati-hati, karena jika terjadi

kesalahan teknis pengeboran, maka yang akan keluar adalah lumpur (mud). Seperti yang

terjadi di sumur pengeboran Banjar Panji 1, Brantas - Jawa Timur.

Daerah-daerah sumber minyak bumi di Indonesia umumnya terdapat di daerah pantai atau

lepas pantai, yaitu pantai utara Jawa (Cepu, Wonokromo, Cirebon), Daerah Sumatra bagian

utara dan timur (Aceh, Riau), daerah Kalimantan bagian timur (Tarakan, Balikpapan), dan

Daerah kepala burung Irian (Papua). Minyak dari daerah pengeboran umumnya diangkut dan

diolah di tempat-tempat pengilangan minyak atau diekspor langsung sebagai minyak mentah.

Tempat pengilangan minyak di Indonesia, antara lain Pangkalan Brandan, Plaju dan Sungai

Gerong, Dumai dan Sungai Pekning, serta Cilacap.

Gambar Proses pembentukan minyak bumi

Komponen komponen senyawa minyak bumi

Susunan unsure kimia dalam minyak bumi ditunjukan dalam table 1.1

Tabel 1.1 susunan unsure kimia dalam minyak bumi ( dalam % massa )

Unsur Minyak Mentah Aspal Gas Bumi

Karbon ( C )

Hidrogen ( H )

Belerang ( S  )

Nitrogen ( N )

Oksigen ( O )

82 – 87

11 – 14

0,0 – 5,5

0,1 – 4

0,1 – 4,5

80 – 85

8,5 – 11

2 – 8

0 – 2

-

65 – 80

1 – 25

0 – 0,2

1 – 15

-

Minyak bumi merupakan campuran dari berbagai senyawa, penyusun utamanya berupa

hidrokarbon, terutama alkana, sikloalkana, dan senyawa aromatis.

Senyawa selengkapnya adalah sebagai berikut :

Jenis senyawa Jumlah ( presentase ) Contoh

Hidrokarbon 90 – 99% Alkana, sikloalkana, dan

aromatis

Senyawa belerang 0.1 – 7% Tiolkana ( R – S – R )

Alkatinol ( R – S – H )

Senyawa nitrogen 0.01 – 0.9% Pirol ( C4H5n )

Senyawa oksigen 0.01 – 0.4% Asam karbosilat (RCOOH)

Organo logam Sangat kecil Senyawa logam nikel

Zat-Zat Pengotor yang sering terdapat dalam minyak bumi:

1. Senyawaan Sulfur

Crude oil yang densitynya lebih tinggi mempunyai kandungan Sulfur yang lebih tinggu

pula. Keberadaan Sulfur dalam minyak bumi sering banyak menimbulkan akibat,

misalnya dalam gasoline dapat menyebabkan korosi (khususnya dalam keadaan dingin

atau berair), karena terbentuknya asam yang dihasilkan dari oksida sulfur (sebagai hasil

pembakaran gasoline) dan air.

2. Senyawaan Oksigen

Kandungan total oksigen dalam minyak bumi adalah kurang dari 2 % dan menaik dengan

naiknya titik didih fraksi. Kandungan oksigen bisa menaik apabila produk itu lama

berhubungan dengan udara. Oksigen dalam minyak bumi berada dalam bentuk ikatan

sebagai asam karboksilat, keton, ester, eter, anhidrida, senyawa monosiklo dan disiklo

dan phenol. Sebagai asam karboksilat berupa asam Naphthenat (asam alisiklik) dan asam

alifatik.

3. Senyawaan Nitrogen

Umumnya kandungan nitrogen dalam minyak bumi sangat rendah, yaitu 0,1-0,9 %.

Kandungan tertinggi terdapat pada tipe Asphalitik. Nitrogen mempunyai sifat racun

terhadap katalis dan dapat membentuk gum / getah pada fuel oil. Kandungan nitrogen

terbanyak terdapat pada fraksi titik didih tinggi. Nitrogen klas dasar yang mempunyai

berat molekul yang relatif rendah dapat diekstrak dengan asam mineral encer, sedangkan

yang mempunyai berat molekul yang tinggi tidak dapat diekstrak dengan asam mineral

encer.

4. Konstituen Metalik

Logam-logam seperti besi, tembaga, terutama nikel dan vanadium pada proses catalytic

cracking mempengaruhi aktifitas katalis, sebab dapat menurunkan produk gasoline,

menghasilkan banyak gas dan pembentukkan coke. Pada power generator temperatur

tinggi, misalnya oil-fired gas turbine, adanya konstituen logam terutama vanadium dapat

membentuk kerak pada rotor turbine. Abu yang dihasilkan dari pembakaran fuel yang

mengandung natrium dan terutama vanadium dapat bereaksi dengan refactory furnace

(bata tahan api), menyebabkan turunnya titik lebur campuran sehingga merusakkan

refractory itu.

Struktur hidrokarbon yang ditemukan dalam minyak mentah:

1. Alkana (parafin)    CnH2n + 2 , alkana  ini  memiliki  rantai  lurus  dan

bercabang,  fraksi  ini  merupakan  yang terbesar di dalam minyak mentah.

2. Sikloalkana (napten)    CnH2n , Sikloalkana ada yang memiliki cincin 5 (lima)

yaitu siklopentana ataupun cincin 6 (enam) yaitu sikloheksana.

siklopentana sikloheksana

3. Aromatik CnH2n -6

aromatik memiliki cincin 6

Aromatik  hanya  terdapat  dalam  jumlah  kecil,  tetapi  sangat  diperlukan  dalam bensin

karena :

Memiliki harga anti knock yang tinggi

Stabilitas penyimpanan yang baik

Dan kegunaannya yang lain sebagai bahan bakar (fuels)

Proporsi  dari  ketiga  tipe  hidrokarbon  sangat  tergantung  pada  sumber  dari minyak

bumi. Pada umumnya alkana merupakan hidrokarbon yang terbanyak tetapi kadang-

kadang (disebut sebagai crude napthenic) mengandung sikloalkana sebagai komponen

yang  terbesar,  sedangkan  aromatik  selalu  merupakan  komponen  yang paling sedikit.

Pengolahan Minyak Bumi

Minyak mentah ( Crude Oil ) berupa cairan hitam kental, dan belum dapat dimanfaatkan.

Agar minyak bumi dimanfaatkan harus dilakukan proses pengolahan terlebih dahulu.

Pengolahan minyak bumi dilakukan pada “Kilang Minyak” melalui dua tahap. Pengolahan

tahap pertama dilakukan dengan cara distilasi bertingkat, dan pengolahan tahap kedua

dilakukan dengan berbagai cara.

a. Pengolahan Tahap Pertama

Pada proses tahap pertama dilakukan dengan proses “distilasi bertingkat”, yaitu

proses distilasi berulang-ulang, sehingga didapatkan berbagai macam hasil berdasarkan

perbedaan titik didihnya.Hasil pada proses distilasi bertingkat ini meliputi :

1. Fraksi Pertama

Merupakan gas yang pada akhirnya dicairkan kembali dan dan dikenal dengan nama

“elpiji” atau LPG ( Liquified Petroleum Gas ). Fkasi ini digunakan untuk bahan bakar

kompor atau gas mobil denfan BBG atau diolah menjadi bahan kimia lainnya.

Sumber: Chemistry (Chang), 2002.

2. Fraksi kedua disebut nafta ( Gas bumi )

Nafta tidak dapat langsung digunakan, tetapi diolah pada tahap kedua untuk dijadikan

bensin ( premium ) atau bahan petrokimia yang lain. Nafta sering disebut juga bensin

berat.

3. Fraksi ketiga atau fraksi tengah

Selanjutnya dibuat menjadi kerosin ( minyak tanah ) dan avtur ( bahan bakar pesawat

jet )

4. Fraksi keempat Sering disebut solar yang digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel.

5. Fraksi kelima

Disebut juga residu yang berisi hidrokarbon rantai panjang dan dapat diolah lebih lanjut

pada tahap kedua menjadi berbagai senyawa karbon lainnya dan sisanya sebagai aspal

dan lilin.

b. Pengolahan Tahap Kedua

Pada pengolahan tahap kedua, dilakukan berbagai proses lanjutan dari hasil penyulingan pada

tahap pertama. Proses-proses ini meliputi :

1. Perengkahan (cracking). Untuk memenuhi kebutuhan produk tertentu, hidrokarbon

yang berantai panjang dapat dipecah menjadi lebih pendek melalui proses perengkahan

(cracking). Perengkahan ( Cracking ) : pada proses perengkahan dilakukan berbagai

perubahan struktur kimia senyawa – senyawa hidrokarbon, yang meliputi: pemecahan

rantai, alkilasi ( penambahan alkil ), polimerisasi ( penggabungan rantai karbon ),

reformasi ( perubahan struktur ), dan isomerasi ( perubahan isomer ). Sebaliknya,

hidrokarbon rantai pendek dapat digabungkan menjadi rantai yang lebih panjang

(reforming). Untuk meningkatkan fraksi bensin dapat dilakukan dengan cara memecah

hidrokarbon rantai panjang menjadi fraksi (C5–C9) melalui perengkahan termal. Proses

perengkahan ini dilakukan pada suhu 500°C dan tekanan 25 atm. Hidrokarbon jenuh

rantai lurus seperti kerosin (C12H26) dapat direngkahkan ke dalam dua buah fragmen yang

lebih pendek menjadi senyawa heksana (C6H14) dan heksena (C6H12).

C12H26(l)→C6H14(l) + C6H12(l)Keberadaan heksena (alkena) dari hasil perengkahan termal dapat meningkatkan

bilangan oktan sebesar 10 satuan. Akan tetapi, produk dari proses perengkahan ini

umumnya kurang stabil jika disimpan dalam kurun waktu lama. Oleh karena produk

perengkahan termal umumnya kurang stabil maka teknik perengkahan termal diganti

dengan perengkahan katalitik menggunakan katalis yang dilakukan pada suhu dan

tekanan tinggi. Perengkahan katalitik, misalnya alkana rantai panjang direaksikan dengan

campuran silikon (SiO2) dan alumina (Al2O3), ditambah gas hidrogen atau katalis

tertentu. Dalam reforming, molekul-molekul kecil digabungkan menjadi molekul-

molekul yang lebih besar. Hal ini dilakukan guna meningkatkan produk bensin.

Misalnya, butana dan propana direaksikan membentuk heptana. Persamaan reaksinya:

C4H10(g) + C3H8(g)→C7H16(l) + H2(g)

Terdapat 3 cara proses cracking, yaitu :

a. Cara panas (thermal cracking), yaitu dengan penggunaan suhu tinggi dan tekanan

yang rendah.

Contoh reaksi-reaksi pada proses cracking adalah sebagai berikut :

b. Cara katalis (catalytic cracking), yaitu dengan penggunaan katalis. Katalis yang

digunakan biasanya SiO2 atau Al2O3 bauksit. Reaksi dari perengkahan katalitik melalui

mekanisme perengkahan ion karbonium. Mula-mula katalis karena bersifat asam

menambahkna proton ke molekul olevin atau menarik ion hidrida dari alkana sehingga

menyebabkan terbentuknya ion karbonium :

c. Hidrocracking

Hidrocracking merupakan kombinasi antara perengkahan dan hidrogenasi untuk

menghasilkan senyawa yang jenuh. Reaksi tersebut dilakukan pada tekanan tinggi.

Keuntungan lain dari Hidrocracking ini adalah bahwa belerang yang terkandung dalam

minyak diubah menjadi hidrogen sulfida yang kemudian dipisahkan.

2. Proses ekstrasi : pembersihan produk dengan menggunakan pelarut, sehingga diperoleh

hasil lebih banyak dengan mutu yang lebih baik.

3. Proses kristalisasi : proses pemisahan produk-produk melalui perbedaan titik cairnya.

Misalnya dari pemurnian solar melalui proses pendinginan, penekanan dan penyaringan

akan diperolah produk sampingan lilin.

4. Pembersihan dan Kontaminasi ( treating ) : pada proses pengolahan tahap pertama

dan tahap kedua sering terjadi kontaminasi ( pengotoran ), kotoran-kotoran ini harus

dibersihkan dengan cara menambahkan soda kaustik ( NaOH ) tanah liat atau proses

hidrogenesi.

Fraksi Hidrokarbon yang Didapatkan dari Distilasi Bertingkat

Fraksi Jumlah Atom C

Titik Didih Kegunaan

Gas C1 – C5 -164 °C – 30 °C bahan bakar gasEter petroleum C5 – C7 30 °C – 90 °C pelarut, binatu kimiaBensin C5- C12 30 °C – 200 °C bahan bakar motorMinyak tanah C12 – C16 175 °C – 275 °C minyak lampu,

bahan bakar komporMinyak gas, bakar, dan diesel C15 – C18 250 °C – 400 °C bahan bakar mesin

dieselMinyak-minyak pelumas, gemuk, jeli petroleum

C16 ke atas 350 °C ke atas pelumas

Parafin (lilin) C20 ke atas meleleh 52 °C – 57 °C

lilin gereja, pengendapan air bagi kain, korek api,dan pengawetan

Ter residu aspal buatanKokas petroleum residu bahan bakar,

elektrode

Gas alam

Gas alam sering juga disebut sebagai gas bumi atau gas rawa, adalah bahan bakar

fosil berbentuk gas yang terutama terdiri dari metana CH4). Ia dapat ditemukan di ladang

minyak, ladang gas bumi dan juga tambang batu bara. Ketika gas yang kaya dengan metana

diproduksi melalui pembusukan oleh bakteri anaerobik dari bahan-bahan organik selain dari

fosil, maka ia disebut biogas. Sumber biogas dapat ditemukan di rawa-rawa, tempat

pembuangan akhir sampah, serta penampungan kotoran manusia dan hewan.

Komposisi kimia

Komponen utama dalam gas alam adalah metana (CH4), yang merupakan molekul

hidrokarbon rantai terpendek dan teringan. Gas alam juga mengandung molekul-molekul

hidrokarbon yang lebih berat seperti etana (C2H6), propana (C3H8) dan butana (C4H10), selain

juga gas-gas yang mengandung sulfur (belerang). Gas alam juga merupakan sumber utama

untuk sumber gas helium.

Metana adalah gas rumah kaca yang dapat menciptakan pemanasan global ketika terlepas ke

atmosfer, dan umumnya dianggap sebagai polutan ketimbang sumber energi yang berguna.

Meskipun begitu, metana di atmosfer bereaksi dengan ozon, memproduksi karbon dioksida

dan air, sehingga efek rumah kaca dari metana yang terlepas ke udara relatif hanya

berlangsung sesaat. Sumber metana yang berasal dari makhluk hidup kebanyakan berasal dari

rayap, ternak (mamalia) dan pertanian (diperkirakan kadar emisinya sekitar 15, 75 dan 100

juta ton per tahun secara berturut-turut).

Komponen %

Metana (CH4) 80-95

Etana (C2H6) 5-15

Propana (C3H8) and Butane (C4H10) <>

Nitrogen, helium, karbon dioksida (CO2), hidrogen sulfida (H2S), dan air dapat juga

terkandung di dalam gas alam. Merkuri dapat juga terkandung dalam jumlah kecil.

Komposisi gas alam bervariasi sesuai dengan sumber ladang gasnya.

Campuran organosulfur dan hidrogen sulfida adalah kontaminan (pengotor) utama dari gas

yang harus dipisahkan . Gas dengan jumlah pengotor sulfur yang signifikan dinamakan sour

gas dan sering disebut juga sebagai "acid gas (gas asam)". Gas alam yang telah diproses dan

akan dijual bersifat tidak berasa dan tidak berbau. Akan tetapi, sebelum gas tersebut

didistribusikan ke pengguna akhir, biasanya gas tersebut diberi bau dengan menambahkan

thiol, agar dapat terdeteksi bila terjadi kebocoran gas. Gas alam yang telah diproses itu

sendiri sebenarnya tidak berbahaya, akan tetapi gas alam tanpa proses dapat menyebabkan

tercekiknya pernafasan karena ia dapat mengurangi kandungan oksigen di udara pada level

yang dapat membahayakan.

Gas alam dapat berbahaya karena sifatnya yang sangat mudah terbakar dan

menimbulkan ledakan. Gas alam lebih ringan dari udara, sehingga cenderung mudah tersebar

di atmosfer. Akan tetapi bila ia berada dalam ruang tertutup, seperti dalam rumah, konsentrasi

gas dapat mencapai titik campuran yang mudah meledak, yang jika tersulut api, dapat

menyebabkan ledakan yang dapat menghancurkan bangunan. Kandungan metana yang

berbahaya di udara adalah antara 5% hingga 15%.

Ledakan untuk gas alam terkompresi di kendaraan, umumnya tidak mengkhawatirkan

karena sifatnya yang lebih ringan, dan konsentrasi yang diluar rentang 5 - 15% yang dapat

menimbulkan ledakan. Kandungan energi Pembakaran satu meter kubik gas alam komersial

menghasilkan 38 MJ (10.6 kWh).

Petrokimia

Minyak bumi selain sebagai bahan bakar juga sebagai bahan industri kimia yang penting dan

bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari. Bahan-bahan atau produk yang terbuat dari bahan

dasarnya minyak dan gas bumi disebut petrokimia. Bahan-bahan petrokimia dapat

digolongkan: plastik, serat sintetik, karet sintetik, pestisida, detergen, pelarut, pupuk,

berbagai jenis obat dan vitamin.

Tabel Bahan Baku dan Produk yang Dihasilkan Industri Petrokimia

Bahan Baku Petrokimia Contoh Asal Fraksi

Minyak Bumi

Produk yang

Dihasilkan

Senyawa alkena Etena Fraksi gas Polietena, etanol,

polivinilklorida

  Propilena Fraksi gas Polipropilena

  2-metil propilena Fraksi gas MTBE

Senyawa benzena dan

turunannya (aromatik)

Benzena Fraksi nafta Detergen, bahan

peledak

Gas sintetis Metana Fraksi gas Metanol, urea

Bahan Dasar Petrokimia

Proses petrokimia umumnya melalui tiga tahapan, yaitu:

1. Mengubah minyak dan gas bumi menjadi bahan dasar petrokimia

2. Mengubah bahan dasar petrokimia menjadi produk antara, dan

3. Mengubah produk antara menjadi produk akhir yang dapat dimanfaatkan.

Hampir semua produk petrokimia berasal dari tiga jenis bahan dasar yaitu:

1. Olefin (alkena-alkena)

Olefin yang terpenting adalah etena (etilina), propena (propilena), butena (butilena) dan

butadiena.

CH2 = CH2 CH2 = CH – CH3

Etilena                       propilena

CH3 – CH = CH – CH3 CH2 = CH – CH = CH2

Butilena                                    butadiena

2. Aromatika (benzena dan turunannya)

Aromatika yang terpenting adalah benzena (C6H6), totuena (C6H5CH3) dan xilena

(C6H4 (CH3)2

3. Gas Sintesis

Gas sintetis disebut juga syn-gas yang merupakan campuran karbon monoksida (CO)

dan hidrogen (H2). Syn-gas dibuat dari reaksi gas bumi atau LPG melalui proses yang

disebut stean reforming atau oksidasi parsial.

Reaksi stean reforming :    CH4(g) + H2O → CO(g) + 3H2(g)

Reaksi oksidasi parsial :    2CH4(g) + O2 → 2CO(g) + 4H2(g)

Petrokimia dari Olefin

Berikut ini beberapa petrokimia dari olefin dengan bahan dasar etilena:

1. Polietilena

Polietilena adalah plastik yang paling banyak diproduksi yang digunakan sebagai

kantong plastik dan plastik pembungkus/sampah.

2. PVC

PVC adalah polivinilkiorida yang merupakan plastik untuk pembuat pipa (pralon).

3. Etanol

Etanol adalah bahan yang sehari-hari kita kenal sebagai alkohol yang digunakan untuk

bahan bakar atau bahan antar produk lain.

Alkohol dibuat dari etilena:

CH2 = CH2 + H2O → CH3 – CH2OH

4. Etilen glikol atau Glikol

Glikol digunakan sebagai bahan anti beku dalam radiator mobil di daerah beriklim

dingin.

Berikut ini beberapa petrokimia dari olefin dengan bahan dasar propilena.

5. Polipropilena

Plastik polipropilena lebih kuat dibanding polietilena. Jenis plastik polipropilena sering

digunakan untuk karung plastik dan tali plastik.

6. Gliserol

Zat ini digunakan sebagai bahan kosmetik (pelembab), industri makanan dan bahan

untuk membuat bahan peledak (nitrogliserin)

7. Isopropil alkohol

Zat ini digunakan sebagai bahan utama untuk produk petrokimia lainnya seperti aseton

(bahan pelarut, misalnya untuk melarutkan kutek)

Petrokimia yang pembuatannya menggunakan bahan dasar butadiene adalah karet

sintetik seperti SBR (styrene-butadilena-rubber) dan nylon -6,6, sedangkan yang

menggunakan bahan dasar isobutilena adalah MTBE (metil tertiary butyl eter)

Petrokimia dari Aromatik

Bahan dasar aromatik yang terpenting adalah benzena, toluena, dan xilena (BTX). Bahan

dasar benzena umumnya diubah menjadi stirena, kumena dan sikloheksana

1. Stirena digunakan untuk membuat karet sinetik

2. Kumena digunakan untuk membuat fenol, selanjutnya fenol untuk membuat perekat

3. Sikloheksana digunakan terutama untuk membuat nylon

4. Benzena digunakan sebagai bahan dasar untuk membuat detergen. Bahan dasar untuk

toluena dan xilena untuk membuat bahan peledak (TNT), asam tereftalat (bahan

pembuat serat).

Petrokimia dan gas-sinetik

Gas sinetik merupakan campuran dari karbon monoksida dan hidrogen. Beberapa contoh

petrokimia dari syn-gas sebagai berikut:

1. Amonia (NH3)

N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)

Gas nitrogen dari udara dan gas hidrogennya dari syn-gas. Amonia digunakan untuk

membuat pupuk [CO(NH2)2] urea, [(NH4)2SO4]; pupuk ZA dan (NH4NO3); amonium

nitrat.

2. Urea [CO(NH2)2]

CO2(g) + 2NH3(g) → NH2COH4(S)

NH2CONH4(S) → CO(NH2)2(S) + H2O(g)

3. Metanol (CH3OH)

CO(g) + 2H3(g) → CH3OH(g)

Sebagian besar metanol diubah menjadi formal-dehida dan sebagian digunakan untuk

membuat serat dan campuran bahan bakar.

4. Formal dehida (HCHO)

CH3OH(g) → HCHO(g) + H2(g)

Formal dehida dalam air dikenal dengan formalin yang digunakan mengawetkan

preparat biologi.

Bilangan Oktan Minyak Bumi

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. 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. 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. Terdapat tiga metode pengukuran bilangan oktan, yaitu:

a) pengukuran pada kecepatan dan suhu tinggi, hasilnya dinyatakan sebagai bilangan

oktan mesin;

b) pengukuran pada kecepatan sedang, hasilnya dinamakan bilangan oktan penelitian;

c) pengukuran hidrokarbon murni, dinamakan bilangan oktan road index.

Beberapa hidrokarbon murni ditunjukkan pada Tabel.

Tabel Bilangan Oktan Hidrokarbon

Hidrokarbon Bilangan Oktan Road Indeks

n-heptana 0

2-metilheptana 23

n-heksana 25

2-metilheksana 44

1-heptena 60

n-pentana 62

1-pentena 84

1-butena 91

Sikloheksana 97

2,2,4-trimetil pentana 100

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 2,2,4-trimetilpentana 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).

Penggunaan Minyak Bumi Sebagai Bahan Bakar

Sebagian besar produk minyak bumi digunakan sebagai bahan bakar, baik bahan bakar di

rumah tangga, industri maupun bahan bakar kendaraan. Bahan bakar minyak yang digunakan

di rumah tangga adalah minyak tanah dan gas elpiji. Minyak tanah berasal dari fraksi kerosin,

sedangkan gas elpiji berasal dari fraksi gas. Selain digunakan sebagai bahan bakar kompor,

minyak bumi juga digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor. Produk-produk

minyak bumi yang digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor adalah bensin dan

minyak solar. Bensin mengandung sekitar ratusan jenis hidrokarbon dengan jumlah rantai

karbon antara 5 hingga 10. Minyak solar digunakan sebagai bahan bakar untuk kendaraan

bermesin diesel. Ada tiga jenis bensin yang beredar di pasaran, yaitu premium, pertamax, dan

pertamax plus. Apakah perbedaan antara premium dan pertamax? Kedua jenis bahan bakar

ini dibedakan dari bilangan oktannya. Bilangan oktan menyatakan jumlah ketukan pada

mesin yang dihasilkan bensin. Semakin besar nilai bilangan oktannya, semakin sedikit jumlah

ketukannya. Artinya, semakin besar bilangan oktan, semakin baik kualitas bensin. Nilai

bilangan oktan dapat dihitung menggunakan rumus berikut. Bilangan Oktan = (% isooktana

× 100) + (% n-heptana × 100) Pertamax memiliki bilangan oktan yang lebih besar dari

premium. Bilangan oktan pertamax adalah 94, sedangkan premium hanya 88. Bilangan oktan

dapat ditingkatkan melalui berbagai cara, di antaranya dengan menambahkan TEL (tetra

ethyl lead), MTBE (methyl tertier buthyl ether), dan HOMC (high octane mogas component).

Penambahan zat-zat ini dapat meningkatkan bilangan oktan antara 3–5 poin.

Dampak Pembakaran Produk Minyak Bumi

Pembakaran bahan bakar minyak dapat berlangsung dua cara yaitu pembakaran sempurna

dan tidak sempurna. Pembakaran sempurna menghasilkan energi yang cukup besar

dibandingkan pembakaran tidak sempurna. Tetapi gas CO2 yang dihasilkan dapat

menyebabkan terjadinya greenhouse effect (efek rumah kaca). Reaksi pembakaran sempurna:

CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g) + Energi

Gas CO2 merupakan gas tak berwarna, tak berbau, mudah larut dalam air, meneruskan sinar

matahari gelombang pendek tapi menahan pantulan energi matahari gelombang panjang

(sinar inframerah). Jika jumlahnya melebihi ambang batas (lebih dari 330 bpj), maka akan

menyebabkan sesak napas dan membentuk “selubung” di atmosfer. Gas CO2 mempunyai

kemampuan untuk menahan energi matahari gelombang panjang sehingga panas tidak dapat

dilepaskan ke ruang angkasa. Peristiwa terjebaknya sinar matahari oleh gas CO2 inilah yang

disebut efek rumah kaca. Akibatnya suhu bumi menjadi naik atau lebih dikenal dengan istilah

pemanasan global. Coba bayangkan jika suhu di seluruh permukaan bumi ini naik, apa yang

terjadi? Bukankah es di kedua kutub bumi akan mencair? Dapatkan membayangkan apa

dampak selanjutnya?

Pembakaran tidak sempurna dari bahan bakar minyak akan menghasilkan jelaga yang dapat

mengotori alat-alat seperti perkakas rumah tangga, mesin, knalpot, dan lain-lain. Sehingga

mempercepat kerusakan pada alat-alat tersebut. Selain itu juga menghasilkan gas CO yang

dapat menyebabkan keracunan. Reaksi pembakaran tak sempurna:

2 CH4(g) + 3 O2(g) → 2 CO(g) + 4 H2O(g) + Energi

Gas CO merupakan gas tak berwarna, tak berbau, tak berasa, dan sukar larut dalam air. Gas

CO mempunyai daya ikat yang lebih tinggi dibanding gas oksigen terhadap hemoglobin,

sehingga jika terhirup manusia menyebabkan dalam darah lebih banyak mengandung CO

daripada oksigen. Gejala yang timbul jika keracunan gas CO adalah sesak napas, daya ingat

berkurang, ketajaman penglihatan menurun, dan lelah jantung. Tubuh akan kekurangan suplai

oksigen, akibatnya badan lemas, pingsan, bahkan dapat menyebabkan kematian. Reaksi:

CO(g) + Hb(aq) → HbCO(aq)

Pembakaran bahan bakar minyak juga dapat menghasilkan zat polutan lain seperti: oksida

belerang (SO2 dan SO3), oksida nitrogen (NO dan NO2), dan partikel-partikel debu. Gas-gas

tersebut jika masuk di udara dapat menyebabkan terjadinya hujan asam. Gas SO2 merupakan

gas tak berwarna tetapi berbau sangat menyengat dan larut dalam air. Gas CO2 dapat

menyesakkan napas, memedihkan mata, dan mematikan daun karena merupakan racun bagi

klorofil. Gas SO2 dan SO3 di udara lembap dapat bereaksi dengan uap air membentuk asam.

Reaksinya:

SO2(g) + H2O(l) → H2SO3(aq)

Bereaksi dengan O2 membentuk SO3 kemudian bereaksi dengan uap air membentuk asam

sulfat. Reaksinya:

2 SO2(g) + O2(g) → 2 SO3(g)

SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq)

Asam sulfat di udara lembap mudah larut dalam air hujan sehingga air hujan bersifat asam,

atau dikenal dengan hujan asam. Hujan asam dapat menyebabkan tumbuhan dan hewan

yang tidak tahan hidup dalam suasana asam akan mati, dan perabotan yang berasal dari

logam terkorosi. Selain gas SO2 dan SO3, gas NO dan NO2 juga dapat menyebabkan hujan

asam. Gas NO merupakan gas yang tak berwarna tetapi beracun. Gas NO dapat bereaksi

dengan O2 menghasilkan gas NO2. Reaksinya:

2 NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g)

Gas NO2 berwarna merah cokelat, berbau menyengat, mudah larut dalam air, dan beracun.

Gas NO2 dapat menyebabkan kanker karena bersifat karsinogenik. Gas-gas tersebut juga

mempunyai potensi menjadi gas rumah kaca yang dapat menyebabkan terjadinya efek rumah

kaca. Gas NO dan NO2 juga menjadi katalis pada penguraian ozon di stratosfer. Mengingat

dampak yang ditimbulkan dan terbatasnya sumber tambang minyak di dunia ini, maka mulai

sekarang dicari energi alternatif lain seperti:

1. licol /batu bara yang dibersihkan (sumber Buletin Khusus–Warta untuk Warga

Agustus 2006);

2. biodiesel dari minyak jarak (sumber Yunior–Suara Merdeka 1 Oktober 2006);

3. biodiesel (etanol dari tebu, minyak jagung, minyak kelapa sawit);

4. biogas dari kompos/kotoran hewan;

5. tenaga nuklir;

6. tenaga panas bumi /geothermal;

7. tenaga air terjun;

8. tenaga gelombang air laut;

9. tenaga angin;

10. tenaga surya.

Tabel Dampak Penggunaan Bahan Bakar Kendaraan terhadap Manusia

Zat Pencemar Dampak yang Ditimbulkan

Karbon dioksida

Karbon

monoksida

Sulfur dioksida

Nitrogen oksida

Timbal

Pemanasan global

Menimbulkan sakit kepala dan gangguan pernapasan

Menimbulkan iritasi saluran pernapasan, iritasi mata,batuk, dan hujan

asam

Menghasilkan asap kabut yang menyebabkan tumbuhan layu dan

gangguan pernapasan

Iritasi kulit, gatal-gatal, mata perih, infeksi saluran

pernapasan, memicu serangan jantung, merusak ginjal

dan memengaruhi kemampuan otak

RANGKUMAN

1. Minyak bumi berasal dari sisa fosil hewan yang telah melapuk di dasar bumi selama

jutaan tahun.

2. Campuran senyawa hidrokarbon dalam minyak mentah terdiri atas alkana, aromatik,

naftalena, alkena, dan alkuna.

3. Minyak mentah diolah dan dipisahkan dengan metode distilasi bertingkat yang

menghasilkan fraksi-fraksi berdasarkan perbedaan titik didih dari fraksi-fraksi

tersebut.

4. Minyak bumi banyak digunakan sebagai bahan bakar dan bahan baku pada industri

petrokimia.

5. Bilangan oktan bensin menyatakan kemampuan bensin mengatasi ketukan piston

dalam mesin kendaraan bermotor

Plihlah salah satu jawaban yang paling tepat.

1. Minyak bumi terbentuk selama ribuan tahun berasal dari fosil ….

A. dinosaurus

B. paus

C. tumbuhan

D. binatang mamalia

E. plankton dan tumbuhan

2. Faktor-faktor yang menyebabkan batuan fosil berubah menjadi minyak bumi adalah ….

A. panas matahari

B. tekanan dan panas bumi

C. gempa tektonik

D. badai tsunami

E. letusan gunung dan lahar merapi

3. Untuk menentukan secara akurat keberadaan minyak mentah di dalam bumi dipakai

teknik ….

A. peledakan

B. gelombang seismik

C. pantauan udara

D. gelombang kejut

E. mikroskop

4. Minyak bumi umumnya bersumber di wilayah lepas pantai sampai laut dalam. Hal ini

terjadi karena ….

A. akibat pergeseran lapisan bumi

B. pembentukan fosil berasal dari hewan laut

C. memiliki dasar bumi yang dalam

D. sudah menjadi hukum alam

E. akibat sering terjadi gempa tektonik di laut

5. Minyak bumi tergolong sumber energi tidak terbarukan sebab ….

A. proses pembentukan memerlukan waktu ribuan tahun

B. alam tidak dapat menciptakan lagi minyak bumi

C. dapat didaur ulang dari hasil pembakaran

D. tidak dapat dibuat oleh manusia dengan teknologi apapun

E. minyak bumi bukan sumber energi baru

6. Senyawa berikut yang tidak tergolong fraksi minyak bumi adalah ….

A. alkana, sikloalkana

B. alkena, aromatik

C. asam lemak jenuh dan tidak jenuh

D. butana, heksana, propana

E. kerosin, solar, aspal

7. Fraksi minyak bumi terbanyak adalah ….

A. alkana dan sikloalkana

B. aldehida dan aromatik

C. sikloalkana dan aromatik

D. LPG, LNG, dan aspal

E. bensin premium dan solar

8. Prinsip dasar dari pemisahan minyak bumi adalah perbedaan ….

A. warna

B. viskositas

C. titik didih

D. massa molekul

E. kereaktifan

9. Teknik yang diterapkan untuk memisahkan fraksi minyak bumi adalah ….

A. ekstraksi

B. destilasi bertingkat

C. permurnian bertingkat

D. dekantasi

E. magnetisasi

10. Ebtanas 1996:

Dari hasil penyulingan minyak bumi:

11. No. 12. Jumlah Atom C 13. Titik Didih/°C

14. 1. 15. C1 – C4 16. < 40

17. 2. 18. C5 – C10 19. 40 – 180

20. 3. 21. C11 – C12 22. 160 – 250

23. 4. 24. C13 – C25 25. 220 – 350

26. 5 27. C26 – C28 28. > 350

11. Ketika suhu dalam kolom fraksionasi mencapai 110°C, fraksi minyak bumi yang

menguap adalah yang mengandung jumlah atom karbon ….

A. 1 – 5

B. 6 – 10

C. 13 – 20

D. 21 – 30

E. 50 ke atas

12. Fraksi gasolin dalam minyak bumi memiliki jumlah atom karbon berkisar antara ….

A. 1 – 5

B. 6 – 10

C. 13 – 20

D. 21 – 30

E. 50 ke atas

13. Fraksi minyak mentah yang tersisa dalam kolom fraksionasi dapat digunakan sebagai ….

A. bahan bakar untuk memasak

B. bahan bakar untuk kendaraan

C. aspal untuk mengeraskan jalan

D. pelarut senyawa karbon

E. pelumas mesin

14. Proses pengubahan molekul hidrokarbon yang berantai panjang menjadi molekul yang

lebih pendek dinamakan ….

A. distilasi

B. reforming

C. ekstraksi

D. perengkahan

E. destruksi

15. Proses penggabungan molekul hidrokarbon yang berantai pendek menjadi yang lebih

panjang dinamakan ….

A. distilasi

B. reforming

C. ekstraksi

D. perengkahan

E. destruksi

16. Ebtanas 1998:

Komposisi dari bensin premium dengan bilangan oktan 80 adalah ….

A. 20% n-heptana dan 80% isooktana

B. 20% isooktana dan 80% n-heptana

C. 20% n-heksana dan 80% isooktana

D. 20% isooktana dan 80% n-heksana

E. 20% n-pentana dan 80% isooktana

17. Dari penyataan berikut:

• Alkana bercabang dan sikloalkana terbakar lebih merata daripada alkana rantai lurus.

• Alkana rantai pendek (C4) terbakar lebih merata daripada alkana rantai panjang ( C7).

• Alkena terbakar lebih merata dari alkana.

Pembakaran paling merata adalah campuran dari ….

A. alkana bercabang dan alkena

B. alkana rantai pendek dan alkena

C. alkana rantai panjang dan alkena

D. sikloalkana dan alkana rantai pendek

E. alkana bercabang rantai pendek dan alkena

18. Komposisi bensin dari campuran 87% isooktana dan 13% n-heptana memiliki bilangan

oktan sebanyak ….

A. 80

B. 87

C. 96

D. 100

E. 113

19. Zat aditif yang dapat meningkatkan bilangan oktan adalah ….

A. timbel oksida

B. timbel sulfat

C. tetraetiltimbel

D. trietiltimbel

E. trinitrotoulena

20. Penambahan TEL ke dalam bensin premium menghasilkan endapan hitam PbO dan

tertimbun dalam mesin motor. Untuk menghindari hal ini biasanya ditambahkan ….

A. CH2Br2

B. PbSO4

C. PbCl2

D. PbS

E. Pb(C2H3O2)2

21. Bahaya gas karbon monoksida terhadap manusia adalah ….

A. mempercepat perkaratan logam

B. mengurangi kadar CO2 di udara

C. merusak lapisan ozon

D. menyebabkan penyakit paru-paru

E. mudah bereaksi dengan haemoglobin

22. Gas pencemar yang mengakibatkan terjadinya kabut fotokimia adalah ….

A. SO2

B. CO2

C. CnHx

D. NO

E. CO

23. Pencemar udara yang mengakibatkan terjadinya hujan asam adalah ….

A. CO

B. CO2

C. SO2

D. N2

E. freon

Esai Soal dan jawaban minyak bumi

B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.

1. a. Bagaimana proses pembentukan minyak bumi di alam.

b. Bagaimanakah pengolahan minyak bumi dan kegunaan setiap fraksi.

c. Bagaimana dampak pembakaran minyak bumi terhadap lingkungan.

2. Sumber energi apakah yang terbarukan? Kemukakan pendapat Anda tentang sumber energi

baru dan terbarukan.

3. Sifat-sifat apa yang dimiliki oleh fraksi minyak mentah yang lebih mudah terbakar

daripada minyak mentah yang sukar terbakar? Bandingkan bensin dan minyak tanah.

4. Mengapa dengan bertambahnya jumlah atom karbon dalam fraksi minyak bumi,

viskositasnya (kekentalan) meningkat?

5. Jika bensin, minyak tanah, dan minyak pelumas dicampurkan, kemudian dimasukkan ke

dalam alat suling:

a. manakah fraksi yang pertama keluar dari alat destilasi?

b. Manakah yang memiliki titik didih paling tinggi dan paling rendah?

Kunci Jawaban Soal dan jawaban minyak bumi

I. Pilihan ganda

Soal dan jawaban minyak bumi

1. E 11. B 21. C

3. B 13. B 23. E

5. A 15. C 25. C

7. A 17. B

9. B 19. E