Makalah Minyak Bumi

PENDAHULUAN

 

            Kita semua tentu mengenal apa itu minyak bumi, minyak bumi atau yang biasa disebut sebagai emas hitam ini dapat diolah untuk menghasilkan bahan-bahan lain yang sangat berguna untuk kehidupan sehari-hari, seperti minyak tanah dan gas elpigi untuk keperluan memasak, bensin dan solar untuk kendaraan bermotor, membuat aspal agar jalan menjadi mulus dan masih banyak lagi hasil dari pengolahan minyak bumi yang berguna bagi kehidupan manusia. Kita akan mempelajari proses pembentukan minyak bumi, proses pengolahan minyak bumi, fraksi-fraksi minyak bumi, kegunaan minyak bumi dan dampak negatif penggunaan bahan bakar terhadap lingkungan.

LATAR BELAKANG PERMASALAHAN

            Saat ini, masyarakat dunia sedang mengalami krisis dibidang sumber daya alam, terutama minyak bumi. Seiring perkembangan ilmu pengetahuan dan kemajuan tekhnologi, penggunaan minyak bumi semakin tidak memadai. Sekarang ini pemakaian minyak bumi semakin meningkat dengan meningkatnya berbagai macam industri. Karena selain untuk rumah tangga pemakaian minyak bumi dalam inustri menjadi sangat vital, bahkan menduduki peringkat pertama dalam pemakaian bahan bakar.

            Permasalahan minyak bumi tidak lagi menjadi masalah ekonomi tapi sudah menjadi masalah politik. Permasalahan yang muncul belakangan ini adalah semakin menipisnya cadangan minyak bumi diseluruh dunia. Mengapa bisa terjadi, dan bagaimana kita mengatasinya?

PROSES PEMBENTUKAN MINYAK BUMI

            Minyak bumi terbentuk dari peruraian senyawa-senyawa organik dari jasa mikroorganisme jutaan tahun yang lalu didasar laut. Hasil peruraian yang berbentuk cair akan menjadi minyak bumi dan yang berwujud gas menjadi gas alam. Proses peruraian ini berlangsung sangat lamban sehingga untuk membentuk minyak bumi dibutuhkan waktu cukup lama. Itulah sebabnya minyak bumi termasuk sumber bahan alam yang tidak dapat diperbaharui, sehingga dibutuhkan kearifan dalam eksplorasi dan pemakaiannya. Ada dua pendapat yang menyatakan bahwa minyak bumi terbentuk berasal dari zat-zat organik dan anorganik, zat-zat organik berasal dari hewan dan tumbuhan dan zat anorganik yang berasal dari logam-logam alkali. Untuk lebih jelasnya akan dipaparkan lebih rinci sebagai berikut.

1. Minyak Bumi dari Zat Organik

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya bahwa salah satu pembentuk minyak bumi berasal dari zat-zat organik yang berupa tumbuh-tumbuhan dan hewan. P.G. Macquir seorang ilmuan asal Perancis pada tahun 1758 mengemukakan minyak bumi terbentuk dari tumbuh-tumbuhan, dimana teori ini didasarkan pada teori batu bara yang juga terbentuk dari tumbuh-tumbuhan.

Sedangkan menurut J.P. Lesley pada tahun 1865 menyatakan bahwa minyak bumi selain terbentuk dari tumbuh-tumbuhan juga berasal dari hewan. Selanjutnya hewan pertama yang digunakan sebagai percobaan untuk membuktikan teori ini adalah molusca (hewan lunak) dilakukan oleh ilmuwan bernama B.Haquet dengan melakukan proses distilasi. Percobaan berikutnya dilakukan dengan menggunakan ikan dan daging kerang yang didistilasi pada temperatur 300-400ºC dan tekanan yang mencapai 10 atm sehingga menghasilkan zat yang mirip dengan minyak bumi oleh H. Hofer dan C. Eugler.

Banyaknya percobaan yang dilakukan oleh para ahli mengenai teori ini dibanyak labolatorium yang kemudian didukung oleh ilmu geologi menegaskan bahwa minyak bumi berasal dari hasil pelapukan atau pembusukan makhluk hidup yang terjadi selama barjuta-juta tahun. Dimana zat organik pembentuk minyak bumi tersebut mengendap didalam batuan yang menurut bahasa latin bernama petrus dan oleum yaitu batu dan minyak atau disingkat Petroleum. Zat organik tersebut lebih banyak diproduksi pada daerah pantai yang memiliki muara sungai menghadap ke laut terbuka.

Minyak bumi bisa terbentuk pada waktu yang berbeda-beda, ada yang selama 500 juta tahun, 1000 juta tahun, atau bahkan 2500 juta tahun, pengambilan minyak bumi tersebut harus dilakukan dengan proses Drilling atau pengeboran karena letaknya yang berada jauh dibawah tanah.

2. Minyak Bumi dari Zat Anorganik

Untuk teori yang menyatakan bahwa minyak bumi berasal dari zat anorganik dicetuskan oleh seorang ahli kimia Perancis pada tahun 1866 yang bernama Berthelot, ahli kimia ini mengatakan bahwa minyak bumi berasal dari logam-logam alkali yang bereaksi dengan karbondioksida untuk membentuk gas asetilena pada suhu yang sangat tinggi untuk membentuk senyawa hidrokarbon yang lain.

Teori yang lain yang mengatakan bahwa minyak bumi berasal dari zat anorganik dikemukakan oleh Dimitri Ivanovick Mendeleev, seorang ahli kimia Rusia pada tahun 1834 yang mengatakan bahwa gas asetilena yang membentuk senyawa hidrokarbon lain terbentuk dari besi karbida yang bereaksi dengan air didalam tanah. Sayangnya kedua teori ini menjadi tidak berlaku karena hasil dari penelitian dan analisis pemikiran dari teori zat organic yang didukung oleh ilmu geologi lebih sesuai dengan fakta yang terjadi dilapangan daripada teori zat anorganik.

Namun sebagian para ahli berpendapat bahwa keberadaan minyak bumi di alam merupakan hasil pelapukan fosil-fosil tumbuhan dan hewan pada zaman purba jutaan tahun silam. Organisme-organisme tersebut kemudian dibusukkan oleh mikroorganisme dan kemudian terkubur dan terpendam dalam lapisan kulit bumi.

Proses pembentukan minyak bumi dapat dijelaskan sebagai berikut :

1. Pada zaman purba, beraneka ragam binatang dan tumbuh-tumbuhan hidup didarat dan didalam lautan. Binatang serta tumbuh-tumbuhan yang mati atau pun punah tersebut tertimbun dibawah endapan lumpur. Endapan lumpur itu dihanyutkan oleh arus sungai menuju lautan bersama bahan organik lainnya dari daratan.
2. Selama berjuta-juta tahun, sungai-sungai menghanyutkan pasir dan lumpur ke dasar laut dan membuat lapisan batuan yang bercampur dengan fosil-fosil binatang dan tumbuh-tumbuhan.
3. Karena berbagai peristiwa alam yang terjadi, lapiasan dan permukaan bumi mengalami perubahan besar berupa pergeseran-pergeseran sahingga fosil hewan dan tumbuhan yang terkubur diperut bumi masuk ke celah-celah lapisan bumi yang bersuhu dan bertekanan tinggi. Dengan dipengaruhi waktu, temperatur tinggi dan tekanan beban lapisan batuan diatasnya, mengakibatkan binatang dan tumbuh-tumbuhan yang mati tadi mengalami proses penguraian berupa perubahan kimia, berubah menjadi bintik-bintik dan gelembung minyak yang berbentuk cairan kental dan gas. Akibat pengaruh yang sama, maka endapan lumpur berubah menjadi batuan sedimen. Batuan lunak yang berasal dari lumpur yang mengandung bintik-bintik minyak dikenal sebagai batuan induk atau “source rock”.
4. Karena ringan, minyak bumi akan terdorong dan terapung, kemudian mencari tempat yang memiliki tekanan lebih rendah untuk berhenti dan terperangkap dalam batuan sedimen yang kedap atau kadang-kadang merembes keluar permukaan bumi. Batuan sedimen tersusun atas fragmen-fragmen atau butiran mineral dari yang halus sampai yang kasar satu sama lain saling terikat oleh materi yang sangat halus dan berfungsi sebagai “semen”, sehingga diantaranya terdapat pori-pori. Pada kondisi tertentu, pori-pori ini dapat mengandung fluida minyak, gas, atau air. Peristiwa terperangkapnya minyak bumi dan gas alam dalam batuan sedimen disebut proses “akumulasi”.

Komonen minyak bumi yang paling utama adalah senyawa hidrokarbon, yaitu aromatik, alisiklik dan alifatik. Kurang lebih 15% kadar dalam minyak bumi berupa campuran unsur hidrogen dan unsur-unsur lain seperti nitrogen, belerang dan oksigen. Sedangkan unsur yang paling banyak adalah unsur karbonyang mencapai sekitar 85%. Untuk lebih jelasnya adalah sebagai berikut :

1.     Senyawa Hidrokarbon Aromatik

Merupakan senyawa hidrokarbon yang berbentuk siklik segienam, berikatan ganda selang-seling dan senyawa hirrokarbon tak jenuh. Senyawa hidrokarbon aromatik ini biasanya terdapat pada minyak bumi yang memiliki atom C besar, sehingga senyawa jenis ini jumlahnya paling sedikit dibandingkan jenis-jenis senyawa lainnya.

2.     Senyawa Hidrokarbon Bentuk Siklik

Senyawa ini adalah senyawa hidrokarbon golongan sikloparafin atau sikloalkana yang memiliki rumus molekul sama dengan alkena tapi tidak rangkap dua dan bentuknya menyerupai striktur cincin. Pada umumnya senyawa ini dalam minyak bumi disebut naften atau gabungan dari siklopentana dan sikloheksana.

3.     Senyawa Hidrokarbon Alifatik Rantai Lurus

Senyawa ini biasa disebut normal parafin atau alkana, banyak terdapat dalam minyak bumi yang rantai karbonnya pendek.

4.     Senyawa hidrokarbon Alifatik Rantai Bercabang

Contoh dari senyawa ini adalah isoparafin dan isoalkana. Walaupun senyawa ini terdapat pada minyak bumi tapi jumlah senyawa ini tidak sebanyak senyawa alifatik rantai lurus dan bentuk siklik.

PROSES PENGOLAHAN MINYAK BUMI

Pada umumnya komponen yang paling banyak terkandung dalam minyak bumi adalah senyawa hidrokarbon yang bernama sikloalkana, selain itu juga banyak terkandung senyawa-senyawa lainnya, sehingga diperlukan proses pengolahan yang lebih jauh untuk mendapatkan materi atau bahan yang kita perlukan. Pengolahan-pengolahan minyak bumi diperlukan untuk meningkatkan kualitas dari minyak bumi mentah menjadi layak digunakan pada kehidupan sehari-hari, pengolahan-pengolahan yang bisa dilakukan diantaranya adalah sebagai berikut :

1. Proses Desalting

Proses desalting adalah proses penghilangan kotoran atau penghilangan garam. Karena minyak mentah (crude oil) selain mengandung kotoran juga mengandung zat-zat mineral yang larut dalam air. Desalting dilakukan dengan cara mencampur minyak mentah dengan air, sehingga mineral-mineral akan larut dalam air. Penghilangan senyawa nonhidrokarbon ke dalam minyak mentah ditambah dengan asam dan basa. Proses desalting in juga bertujuan untuk mencegah korosi pipa-pipa minyak dan mencegah tersumbatnya lubang-lubang di menara fraksinasi.

2. Proses Distilasi

Proses ini adalah proses paling umum yang paling sering digunakan untuk mengolah minyak bumi, Distilasi adalah cara untuk memisahkan campuran dari senyawa-senyawa berdasarkan perbedaan suhu atau titik didih komponen-komponen yang membentuk campuran tersebut.

Pada proses ini minyak mentah dipanaskan pda suhu yang mencapai 370ºC, sehingga menghasilkan uap yang dimana kemudian dialirkan dan dikondensasikan pada suhu yang tepat. Apabila distilasi atau penyulingan dilakukan dengan memakai beberapa tingkat suhu pendinginan maka distilasi tersebut dinamakan distilasi bertingkat. Proses distilasi dimulai dengan memompakan minyak mentah yang dipanaskan hingga suhu 350ºC kedalam menara distilasi. Didalam menara ini sebagian minyak akan menguap dan bergerak melalui buble cap (sungkup gelembung udara), sebagian lagi akan mencair, dan mengalir melalui pelat hingga terpisah dari fraksi lainnya. Uap yang tidak mencair akan terus naik dan lama kelamaan akan mencair sedikit demi sedikit sesuai dengan titik didihnya pada pelat-pelat yang ada diatasnya. Kemudian akan diperoleh fraksi-fraksi minyak bumi berdasarkan titik didihnya. Dengan demikian uap minyak yang titik didihnya lebih tinggi akan mengembun paa pelat pengembunan yang lebih rendah, sedangkan fraksi minyak bumi yang titik didihnya lebih rendah akan mengembun pada pelat pengembunan dibagian atas.

3. Cracking

Carking adalah pemecahan molekul-molekul dari senyawa hidrokarbon yang bentuknya besar menjadi molekul-molekuk senyawa yang lebih kecil, contoh konkritnya adalah bensin atau yang biasa kita sebut premium yang merupakan hasil pengolahan minyak tanah atau minyak solar.

Cara-cara proses cracking ada dua cara yaitu :

1. Catalytic cracking atau proses katalis dengan menggunakan bubuk katalis platina (molibdenum oksida)
2. Thermal cracking atau proses panas dengan menggunakan suhu tinggi dan tekanan rendah.

4. Reforming

Proses ini dilakulan dengan mengubah bentuk molekul bensin yang memiliki rantai karbon lurus atau yang kualitasnya kurang baik menjadi lebih baik dengan menjadikan rantai karbonnya bercabang atau bisa juga disebut isomerisasi.

5. Polimerisasi

Proses ini merupakan proses kebalikan dari proses reforming, polimerisasi justu mengubah atau menggabungkan molekul-molekul kecil menjadi molekul yang lebih besar.

6. Treating

Merupakan proses pemurnian minyak bumi dengan membersihkan atau menghilangkan zat-zat lain yang menempel seperti belerang, lumpur dan lain sebagainya. Ada tiga proses yaitu :

1. Acid treatment atau proses membersihkan lumpur dan memperbaiki warna.
2. Desulfurizing yaitu proses pembersihan dari unsur-unsur belerang.
3. Copper sweetening dan Doctor treating, merupakan proses untuk menghilangkan bau yang tidak sedap dari minyak mentah.

7. Blending

Proses ini adalah proses penambahan zat adiktif pada saat proses pengolahan bensin agar bensin memiliki tingkat oktan yang tinggi sehingga memiliki kualitas yang baik, zat adiktif yang sering digunakan antara lain etanol, metanol, TEL dan MTBE.

FRAKSI-FRAKSI MINYAK BUMI

Fraksi	Jumlah atom (C)	Titik didih (ºC)	Kegunaan
Gas	1-4	(-160)-30	Bahan bakar LPG, sumber hidrogen, bahan baku sintesis senyawa organik.
Petroleum eter	5-6	30-90	Pelarut.
Bensin (Gasoline)	5-12	70-140	Bahan bakar kendaraan.
Nafta (Bensin berat)	6-12	140-80	Bahan kimia (pembuatan plastik, karet sintetis, detergen, obat, cat, serat sintetis, kosmetik), zat aditif bensin.
Minyak tanah (Kerosin)	9-14	180-250	Rumah tangga.
Avtur (Aviationturbeline kerosene)			Bahan bakar mesin pesawat terbang.
Solar dan Minyak diesel	12-18	270-350	Bahan bakar diesel, industri.
Pelumas (Oli)	18-22	350 ke atas	Pelimas.
Parafin/lilin/malam	20-30	350 ke atas	Lilin, batik, korek api, pelapis kertas bungkus, semir sepatu.
Aspal	25 ke tas	350 ke atas	Pengaspal jalan, atap bangunan, lapisan anti korosi, pengedap suara pada pantai.

KEGUNAAN MINYAK BUMI

Banyak kegunaan dan manfaat minyak bumi pada kehidupan sehari-hari seperti halnya berikut ini :

1. Bahan bakar kendaraan bermotor, contoh : Premium (bensin), Pertamax, Pertamax plus dan Solar.
2. Untuk keperluan rumah tangga dan industri seperti minyak tanah, gas elpigi atau Liquified Petroleum Gas yang terdiri dari komponen propana dan butana. Satu jenis gas lainnya yaitu Liquified Natural Gas (LNG) atau yang dikenal juga dengan gas rawa yang terdiri dari sebagian besarnya metana 90% dan etana 10%.
3. Minyak pelumas atau oli, baik untuk kendaraan bermotor maupun mesin-mesin pabrik. Oli pun bermacam-macam, ada yang organik maupun sintetik.
4. Bahan baku dalam pembuatan sabun dan detergen.
5. Untuk pembuatan parafin yaitu bahan untuk pembuatan obat-obatan, kosmetika dan lilin. Selain itu juga dapat dibuat menjadi aspal untuk membuat solid jalan raya. Untuk kedua manfaat ini yang digunakan adalah residu atau sisa-sisa dari minyak bumi.
6. Untuk bahan dasar industri petrokimia, yaitu sebagai bahan untuk membuat senyawa kimia dari minyak bumi berupa senyawa alkana yang terdiri dari etana dan butadiena yang nantinya akan diolah dan dikembangkan lagi menjadi senyawa polietena (plastik) dan senyawa etanol tadi yang digunakan sebagai zat aditif untuk meningkatkan bilangan oktan.

DAMPAK NEGATIF PENGGUNAAN BAHAN BAKAR TERHADAP LINGKUNGAN

Pembakaran dari minyak bumi menghasilkan oksida karbon (CO dan CO₂) dan uapair, karena minyak bumi merupakan campuran senyawa hidrokarbon. Selain senyawa hidrokarbon, minyak bumi juga mengandung unsur belerang dan nitrogen sehingga pembakarannya menghasilkan oksida belerang (SO₂ dan SO₃) dan oksida nitrogen (NO₂).

1.     Oksida Karbon

Karbon merupakan unsur utama semua bahan bakar. Senyawa karbon yang terbakar menghasilkan asap (partikel padat di udara) dan oksida karbon.

1. Gas Karbon Dioksida (CO₂)

Gas karbon dioksida di hasilkan secara alami dari proses pernafasan dan pembakaran sempurna berbagai senyawa hodrokarbon. Gas CO₂ tidak berbahaya bagi kesehatan, namu pada konsentrasi tinggi (10%-20%) dapat menyebabkan hilangnya kesadaran (pingsan) karena CO₂ menggantikan posisi oksigen dalam tubuh, sehingga tubuh kekurangan oksigen.

Kadar CO₂ yang tinggi atau berlebih dapat membentuk lapisan CO₂ di atmosfer. Lapisan CO₂ ini dapat menahan sinar inframerah yang dipantulkan bumi. Hal ini mengakibatkan suhu bumi tetap hangat karena sinar inframerah ini membawa energi panas. Tetapi, jika lapisan CO₂ terus bertambah akan meningkatkan suhu permukaan bumi. Gejala ini disebut efek rumah kaca (green house effect). Reaksi pembakaran sempurna : CH₄(g) + 2 O₂(g) àCO₂(g) + 2 H₂O(g) + Energi

2. Gas Karbon Monoksida (CO)

Gas karbon monoksida tidak berwarna dan tidak berbau, tetapi sangat beracun. Batas kadar CO dalam udara bersih adalah 0,1 bpj. Kadar CO 100 bpj di udara dapat menyebabkan sakit kepala, lemah, sesak nafas dan pingsan. Dalam waktu empat jam dapat menimbulkan kematian. Gas CO sangat beracun karena dapat bereaksi dan berikatan dengan hemoglobin (Hb). Reaksinya : CO(g) + Hb(aq) à HbCO(aq)

2. Oksida Belerang (SO₂ dan SO₃)

Oksida belerang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar kendaraan bermotor, asap industri, dan pembakaran batu bara. Dalam jumlah kecil gas SO₂ dapat menyebabkan batuk-batuk dan sesak nafas.sedangkan daklam jumlah besar dapat menyebabkan rusaknya saluran pernafasan (radang tenggorokan dan radang paru-paru) sarta menyebabkan kematian.

Gas SO₂ dapat teroksida menghasilkan gas SO₃. Gas SO₃ merupakan oksida asam yang mudah bereaki dengan air membentuk asam sulfat. Reasi pembentukan asam sulfat dapat terjadi di udara, sehingga air hujan yang sudah bereaksi dengan SO₃ bersifat asam, dikenal sebagai hujan asam. Akibat yang ditimbulkan adalah :

1 ) Gatal-gatal pada kulit.

2 ) Karat pada besi.

3 ) Rusaknya bangunan yang terbuat dari batu kapur.

4 ) Matinya ikan-ikan di danau, karena air menjadi asam.

5 ) Mengganggunya pertumbuhan tanaman.

3. Oksida Nitrogen

Oksida nitrogen secara alami dapat terbentuk dari reaksi gas nitrogen dan gas oksigen di udara dengan bantuan petir. Minyak bumi mengandung 0%-15% sehingga dari pembakaran bahan bakar kendaraan bermotor atau dari aktivitas industri akan dihasilkan gas NO. Batas kadar NO₂ untuk udara bersih adalah 0,001 bpj. Gas NO merupakan gas yang tak berwarna tetapi beracun. Gas NO dapat bereaksi dengan O₂ menghasilkan gas NO₂. Reaksinya adalah : 2NO(g) + O2(g) à 2NO₂(g)

Gangguan kesehatan yang dusebabkan oleh udara yang tercemar gas NO₂ dapat menyebabkan terganggunya saluran pernafasan dan mata terasa perih. Gas NO₂ juga merupakan oksida asam sehingga hasil dengan air hujan dapat memyebabkan hujan asam.

4. Logam Timbal (Pb)

Logam timbal yang terbakar membentuk oksida Pb. Logam Pb bercun karena dapat masuk ke dalam peredaran darah dan merusak saraf otak. Logam Pb dapat menyebabkan penurunan tingkat kecerdasan anak-anak, menghambat pertumbuhan dan menimbulkan kelumpuhan. Gejala yang ditimgulkan akibat keracunan Pb yaitu mual, anemia dan sakit perut.

5. Partikulat

Partikulat adalah partikel-partikel padat atau cair di udara. Partikulat padat disebut asap, dan partikulat cair disebut kabut. Keberadaan asap dan kabut ditambah dengan oksida-oksida nitrogen dan oksida belerang di udara, akan menimbulkan asap kabut yang dikenal dengan istilah smog.