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
Top Related