Minyak Bumi

     A. Pengertian Minyak Bumi

Minyak bumi (bahasa Inggris: petroleum, dari bahasa Latin: petrus – karang dan oleum – minyak), adalah suatu cairan kental yang berwarna coklat sampai hitam atau kehijauan, yang mudah terbakar dan berbau kurang sedap, yang berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak bumi.

Minyak bumi merupakan campuran kompleks dari senyawa-senyawa hidrokarbon, baik senyawa alifatik, alisiklik, dan aromatik yang sebagian terdiri atas alkana tetapi bervariasi dalam penampilan, komposisi, dan kemurniannya, dengan sedikit senyawa nitrogen (0,01-0,9%), belerang (0,1-7%), oksigen (0,06-0,4%) dan senyawa logam dalam jumlah yang sangat kecil.

     B. Komponen-komponen Minyak Bumi

Minyak bumi merupakan campuran yang kompleks, yang komponen terbesarnya adalah hidrokarbon. Komponen-komponen minyak bumi sebagai berikut :

1.  Golongan Alkana

Golongan alkana yang tidak bercabang terbanyak adalah n–oktana, sedang alkana bercabang terbanyak adalah isooktana (2,2,4–trimetilpentana).

2. Golongan Sikloalkana

Golongan sikloalkana yang terdapat pada minyak bumi adalah siklopentana dan sikloheksana.

3. Golongan Hidrokarbon Aromatik

Golongan hidrokarbon aromatik yang terdapat dalam minyak bumi adalah benzena.

4. Senyawa-senyawa Lain

Senyawa-senyawa mikro yang lain, seperti senyawa belerang berkisar 0,01 – 7%, senyawa nitrogen berkisar 0,01 – 0,9%, senyawa oksigen berkisar 0,06 – 0,4%, dan mengandung sedikit senyawa organologam yang mengandung logam vanadium dan nikel. Sementara itu sumber energi yang lain, yaitu gas alam memiliki komponen alkana suku rendah, yaitu metana, etana, propana, dan butana. Sebagai komponen terbesarnya adalah metana. Dalam gas alam, selain mengandung alkana, terkandung juga di dalamnya berbagai gas lain, yaitu karbon dioksida (CO2) dan hidrogen sulfida (H2S), meskipun beberapa sumur gas alam yang lain ada juga yang mengandung helium. Dalam gas alam ini, metana digunakan sebagai bahan bakar, sumber hidrogen, dan untuk pembuatan metanol. Etana yang ada dipisahkan untuk keperluan industri, sedangkan propana dan butana juga dipisahkan, dan kemudian dicairkan untuk bahan bakar yang dikenal dengan nama LPG (Liquid Petroleum Gas) yang biasa digunakan untuk bahan bakar kompor gas rumah tangga.

     C. Proses Pembentukan Minyak Bumi

Terbentuk dari sisa-sisa fosil (bangkai) plankton yang tertimbun di dasar laut. (mengandung senyawa karbon)

Minyak bumi Terbentuk dari sisa-sisa fosil (bangkai) plankton yang tertimbun di dasar laut (mengandungsenyawakarbon). Hasil peruraian yang berbentuk cair akan menjadi minyak bumi dan yang berwujud gas menjadi gas alam.

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.Untuk mendapatkan minyak bumi ini dapat dilakukan dengan pengeboran.

Minyak bumi merupakan campuran senyawa-senyawa hidrokarbon. Untuk dapat dimanfaatkan perlu dipisahkan melalui distilasi bertingkat, yaitu cara pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi berdasarkan perbedaan titikdidihnya pada kolom bertingkat.

Komponen utama minyak bumi dan gas alam adalah alkana. Gas alam mengandung 80% metana, 7% etana, 6% propana, 4% butana dan isobutana, sisanya pentana. Untuk dapat dimanfaatkan gas propana dan butana dicairkan yang dikenal sebagai LNG (Liquid Natural Gas).Karena pembakaran gas alam murni lebih efisien dan sedikit polutan, maka gas alam banyak digunakan untuk bahan bakar industri dan rumah tangga. Dalam tabung kecil sering digunakan untuk berkemah, piknik, dansebagai pemantik api. LNG juga banyak digunakan untuk bahan dasar industri kimia seperti pembuatan metanol dan pupuk.

Senyawa penyusun minyak bumi: alkana, sikloalkana, dan senyawa aromatik. Di samping itu terdapat pengotor berupa senyawa organik yang mengandung S, N, O, dan organologam. Dari hasil distilasi bertingkat diperoleh fraksi-fraksi LNG, LPG, petroleumeter, bensin, kerosin, solar, oli, lilin, dan aspal.

     D. Cara Menemukan Minyak Bumi.

1.    Eksplorasi :upaya mencari daerah yang mengandung minyak bumi dan prakiraan cadangan minyaknya. Biasanya dengan membuat PETA TOPOGRAFI hasil pemotretan dari udara dan di periksa di laboratorium. Selanjutnya secara geofisika (kegiatanseismik).Yaitu di buat gempa kecil agar bisa memperkirakan posisi minyak bumi.

2.   Eksploitasi :rangkaian kegiatan untuk mengambil minyak bumi yang akan diolah. Kegiatan utama->pengeboran. Yang di dapat adalah berupa minyak mentah.

     E. Cara Pengolahan Minyak 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 senyawasenyawa 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 destilasi minyak bumi ialah campuran hidrokarbon yang mendidih pada trayek suhu tertentu.

Pengolahan Minyak Bumi harus melalui beberapa tahap berikut ini:

a) 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 masingmasing 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.

Fraksi	TitikDidih (oC)	Jumlah Atom C	Kegunaan
Gas	(-160) - (-40)	1 – 4	Seperti LPG
Petroleum Eter	30 – 90	5 – 7	Pelarutdan dry cleaning
Bensin	35 – 75	5 - 10	Seperti Premium
Nafta	70 – 170	8 - 12	Bahanbakuindustripetrokimia
Kerosindanavtur	170 – 250	10 - 14	Bahanbakarpesawat
Solar	250 – 340	15 - 25	Bahanbakarmesin diesel
Oli	350 – 500	19 - 35	Pelumas
Parafin	350	> 20	Bahanbakulilin
Residu	> 500	> 70	Aspaldanpelapisantibocor

Hasil-hasil frasionasi minyak bumi yaitu sebagai berikut :

1)  Fraksi pertama

Pada fraksi ini dihasilkan gas, yang merupakan fraksi paling ringan. Minyak bumi dengan titik didih di bawah 30oC, 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).

2) Fraksi kedua

Pada fraksi ini dihasilkan petroleum eter. Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil 90oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendinginan dengan suhu 30oC – 90oC. Pada trayek ini, petroleum eter (bensin ringan) akan mencair dan keluar ke penampungan petroleum eter. Petroleum eter merupakan campuran alkana dengan rantai C5H12 – C6H14.

3) Fraksi Ketiga

Pada fraksi ini dihasilkan gasolin (bensin). Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 175oC, 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.

4) Fraksi keempat

Pada fraksi ini dihasilkan nafta. Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 200oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 175oC-200oC. Pada trayek ini, nafta (bensin berat) akan mencair dan keluar ke penampungan nafta. Nafta merupakan campuran alkana dengan rantai C9H20–C12H26.

5) Fraksi kelima

Pada fraksi ini dihasilkan kerosin (minyak tanah). Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 275oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 175oC-275oC. Pada trayek ini, kerosin (minyak tanah) akan mencair dan keluar ke penampungan kerosin. Minyak tanah (kerosin) merupakan campuran alkana dengan rantai C12H26–C15H32.

6) Fraksi keenam

Pada fraksi ini dihasilkan minyak gas (minyak solar). Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 3750C, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 2500C-3750C. 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.

7)  Fraksi ketujuh

Pada fraksi ini dihasilkan residu. Minyak mentah dipanaskan pada suhu tinggi, yaitu di atas 375oC, 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 375oC. 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.

b) Pengolahan tahap kedua

Pengolahan tahap kedua merupakan pengolahan lanjutan dari hasil-hasil 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.

             i.      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:

• Perengkahan termal; yaitu proses perengkahan dengan menggunakan suhu dan tekanan tinggi saja.

• 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.

• 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, kerosin, 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.

b.   Alkilasi

Alkilasi merupakan 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 merupakan 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

Proses ini dapat 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.

            ii.      Proses ekstraksi

Melalui proses ini, dilakukan pemisahan atas dasar perbedaan daya larut fraksifraksi 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.

           iii.      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. Produk-produk ini dapat dijadikan bahan dasar petrokimia yang diperlukan untuk pembuatan bahan plastik, bahan dasar kosmetika, obat pembasmi serangga, dan berbagai hasil petrokimia lainnya.

           iv.      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.

   F. Produk Hasil Pengolahan Minyak Bumi dan Dampak yang          ditimbulkannya

1.  Produk yang dihasilkan minyak bumi

a)  LPG (liquefid petroleun gas).

Komponen minyak bumi yang palin banyak adalah propana (C­3H8) dan butana (C4H10). LPG juga mengandung hidrokarbon lainnya seperti etana (C2H6) dan pentana (C5H12).Kegunaan : bahan bakar kendaraan bermotor, bahan bakar kompor masak, dan bahan pendinginan.

b)  Bensin

 fraksi minyak bumi yang paling banyak digunakan masyarakat. Bensin mempunyai senyawa hidrokarbon dengan jumlah atom karbon antara 5 hingga 12 yang berasal dari fraksi nafta dan fraksi minyak gas berat hasil penyulingan minyak bumi.  Senyawa Hidrokarbon yang terkandung: alkana rantai lurus, alkana rantai bercabang, sikloalkana, aromatik, dan alkena.

Kualitas bensin = bilangan oktan. Bilangan oktan: tingkat kemampuan daya bahan bakar bensin. Semakin tinggi nilai bil.Oktan, semakin cepat kemampuan daya bakarnya. Cara menghitung bil. Oktan:

Bil. Oktan = (% isooktana x 100) + (% n –heptana x 100)

Bil. Oktan dapat ditingkan dengan bnyak cara di antaranya menambahkan Tetra Ethyl Lead (TEL) & mengubah struktur senyawa hidrokarbo yang terdapat dalam bensin. TEL ditemukan oleh Thomas Midgley.

Cara pengubahan bil.Oktan rendah menjadi bil.Oktan tinggi.

Teknik pengubhan	Penjelasan
Catalytic naphta reforming	Mengubah alkana menjadi senyawa aromatik.
Fluidised catalytic cracking	Mengubah hidrokarbon rantai panjang yg mempunyai titik didih tinggi menjadi seny. Hdrokarbon rantai pendek. Jadi menghasilkan bensin mengandung 30% aromatik & 20-30% alkena.
Isomerisation	Mengubah alkana rantai lurus menjadi rantai bercabang.
Alkylation	Mereaksikan alkena dgn isobutana untuk menghasilkan isoalkana yg berbilang oktan tinggi

c)  Kerosin

Kerosin adalah cairan hidrokarbon yang tidak berwarna dan mudah terbakar. Digunakan sebagai bahan bakar pesawat, bahan bakar alat penerang, dan bahan bakar kompor masak.

d)  Minyak solar

fraksi minyak bumi dengan titik didih antara 250-340 (fraksi minyak gas ringan). Kualitas minyak solar disebut bil.Setana.

e)  Minyak pelumas dan aspal.

Kandungan utama aspal: senyawa karbon jenuh dan tak jenuh, alifatik, dan aromatik (atom karbon sampai 150/molekul).

2. Manfaat Senyawa  Hidrokarbon

a)  bidang pangan

·         propilena glikol: penyedap rasa, pelarut zat warna, dan humektan bahan tambahan makanan (bhan penyerap air dari udara). Yang dihasilkan dari reaksi hidrolisis propilena oksida.

·         Gas etilena dan gas asetilena (etuna): mempercepat pematangan buah. Gas etilena dapat diproduksi dari cracking fraksi minyak bumi.

b)  bidang sandang

Polimer (saat ini banyak dikembangkan): poliester, polipropilena, poliuretan, dan nilon. Bahan sandang: jaket, sarung tangan, sepatu, rok wanita, dll.

c)  bidang papan

Polistirena (karet sintetis): dapat digunakan sbagai busa penahan panas yang berada di daerah dingin.

d)  bidang industri & perdagangan

Etena atau etilena: hasil penyulingan minyak bumi an diproses melalui steam cracking,dan catalytic cracking. Merupakan bahan baku pembuat polietena, selain itu dpt diubah jadi 1,2-dikloroetana, etil benzena, dan vinil asetat (pembuat plastik PVC, polistirena, & polivinil asetat).

e)  bidang seni

propilena glikol: juga dapat digunakan sebagai asap buatan dalam pertunjukan teater & musik.

f)   Bidang estetika

Beberapa senyawa Hidrokarbon dapat digunakan menjadi bahan baku minyak wangi.

3. Dampak penggunaan produk minyak bumi

 Ada 2 jenis pembakaran. A) pembakaran sempurna: seluruh senyawa hidrokarbon habis bereaksi sehingga dihasilkan CO2, H2O, dan N2 (secara umum tidak berbahaya bagi kesehatan). B) pembakan tidak sempurna: akan menghasilkan karbon monoksida (CO), hidrokarbon atau volatile organic compounds (VOCs), dan oksida nitrogen.

·         Dampak partikulat: merupakan zat pencemar di udara (padat maupun cair). Berupa: debu, abu, jelaga, asap, uap, kabut, atau aerosol. Salah satunya adalah sulfur yang terkandung dalam bahan bakar solar.

·         Dampak CO: salah satu penyebab pembakaran tidak sempurna adalah kekurangan oksigen (karena CO brasal dari pembakaran tidak sempurna). Sumber utama CO: asap kendaraan. Dampak: turunnya berat janin, meningkatkan kematian bayi, menimbulkan kerusakan otak.

·         Dmpak logam timbel (Pb):  menurunkan kecerdasan, mengahmbat pertumbuhan, mengurangi kemampuan untuk mendengar dan memahami bahasa, menghilangkan konsentrasi pada anak, menurunkan kesuburan pria dan perempuan dewasa. Pb disebut juga neurotoksin (racun penyerang saraf). Besar kecilnya efek Pb tergantung pada: lama tidaknya orang terkena Pb, dan tua atau mudanya seseorang yang terkena Pb.

·         Dampak ozon: gas beracun dan berbau sengit. Di atmosfir ozon terbentuk berasal dari nitrogen oksida dan gas organik yang dihasilkan oleh emisi kendaraan maupun industri. Ozon menimulkan kerusakan serius pada tanaman,dan berbahaya bagi kesehatan, terutama penyakit pernafasan.

4. Cara mengatasinya

a.       Memproduksi bensin bebas timbel

b.      Memproduksi bioetanol sebagai pengganti bensin

c.       Memproduksi biodiesel sebagai pengganti solar.

d.      Mengembangkan mobil listrik

e.      Mengembangkan mobil hibrida