MINYAK BUMI

MINYAK BUMI DAN PETROKIMIA

Sebelum mempelajari materi Minyak Bumi, amati terlebih dahulu video berikut :

a.   Pembentukan Minyak Bumi

        Menurut teori Dupleks minyak dan gas bumi berasal dari hewan dan tumbuhan yang telah mati yang mengendap di dasar laut dan tertutup lumpur sehingga membentuk fosil.

  1.      Teori bahwa minyak bumi berasal dari tumbuhan dikemukakan oleh ilmuwan Perancis, P. G.  Macquir, pada tahun 1758.

  2.      Minyak bumi berasal dari hewan dikemukakan oleh J. P. Lesley tahun 1865.

Berdasarkan teori pembentukannya, zat organik yang mengendap di dasar laut menyebar secara bertahap ke dalam batuan lempung yang halus, terakumulasi (terperangkap dalam batuan sedimen) dan terkonsentrasi di sana. Endapan ini mendapat tekanan dan panas yang besar, sering terimpit dan bergerak bersamaan dengan bergeraknya kerak bumi. Endapan ini berupa campuran hidrokarbon yang komplek. Campuran yang berfase cair disebut minyak bumi dan yang berfase gas disebut gas alam.

Minimal minyak bumi terbentuk setelah 2 juta tahun, ada yang terbentuk setelah 1000 juta tahun dan bahkan 2500 juta tahun. Setelah terbentuk minyak bumi ini akan bergerak melalui celah-celah lapisan batuan, sehingga untuk mendapatkannya harus dilakukan pengeboran.

Untuk membantu memahami proses pembentukan minyak bumi pelajari video berikut ini :

b.   Cara Menemukan Lokasi Minyak Bumi

1.      Melihat petunjuk di permukaan bumi. Minyak bumi biasanya ditemukan di bawah permukaan yang berbentuk kubah.

2.      Melakukan survei seismik untuk menentukan struktur batuan di bawah permukaan tersebut.

3.      Melakukan pengeboran kecil untuk menentukan ada atau tidaknya minyak bumi. Kemudian diteliti seberapa besar jumlahnya.

Pengeboran minyak bumi di lepas pantai dilakukan dengan dua cara yaitu :

1.      Menanamkan jalur pipa di dasar laut dan memompa minyak bumi ke darat.

2.      Membuat anjungan, minyak bumi akan dibawa oleh kapal tanker menuju daratan.

c.   Komponen Minyak Bumi

Minyak bumi hasil pengeboran masih berupa minyak mentah atau Crude oil yang mengandung berbagai zat kimia. Komponen utama minyak bumi adalah hidrokarbon. Kadar unsur karbon dalam minyak bumi bumi mencapai 80% - 85% dan sisanya merupakan campuran hidrogen dan unsur lain seperti nitrogen, belerang dan oksigen.

Hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi yaitu :

1.      Golongan alifatik, yaitu golongan alkana rantai normal dan bercabang, seperti n-heptana dan isooktana. Alkana rantai normal merupakan komponen utama penyusun minyak bumi.

2.      Golongan alisiklik, yaitu golongan sikloalkana (alkana rantai tertutup), seperti siklobutana, siklopentana dan sikloheksana. Umumnya dalam minyak bumi terdapat campuran antara siklopentana dan sikloheksana.

3.      Golongan aromatik, yaitu benzena dan turunannya sepeti toluen (metil benzena).

d.   Pengolahan Minyak Bumi

Simak video pengolahan minyak bumi berikut ini :

Untuk memperoleh materi yang berkualitas baik dan sesuai dengan kebutuhan, minyak mentah perlu diolah dengan proses :

1.      Destilasi bertingkat (penyulingan).

Merupakan pemisahan campuran berdasarkan perbedaan titik didih komponen-komponen penyusunnya.

Proses penyulingan :

a. Minyak mentah dipanaskan pada suhu > 350⁰C, sehingga terjadi penguapan. Minyak yang tidak menguap menjadi residu (meliputi aspal dan arang minyak bumi). Minyak yang menguap masuk ke kolom pendingin bersuhu 350⁰C dan mencair menjadi minyak pelumas, lilin atau vaselin, dan keluar ke penampung residu yang teruapkan.

b. Uap yang tidak mencair masuk ke kolom pendingin 250⁰C–350⁰C. Minyak solar akan mencair dan keluar ke penampungan.

c. Uap yang tidak mencair masuk ke kolom pendingin 180⁰C–250⁰C. Kerosin (minyak tanah) akan mencair dan keluar ke penampungan.

d. Uap dengan titik didih < 180⁰C masuk ke pendingin 140⁰C – 180⁰C. Nafta (bensin berat) akan mencair dan keluar ke penampungan.

e. Uap dengan titik didih < 140⁰C masuk ke pendingin 70⁰C – 140⁰C. Bensin akan mencair dan keluar ke penampungan.

f.   Uap dengan titik didih < 70⁰C masuk ke pendingin 20⁰C – 70⁰C. Petroleum eter akan mencair dan keluar ke penampungan.

g. Pendingin suhu 20⁰C – 70⁰C merupakan pendingin suhu kamar. Hasil akhir berupa gas yang tadinya larut dalam minyak mentah.

2.      Cracking

Adalah penguraian / pemecahan molekul senyawa hidrokarbon yang besar menjadi molekul yang lebih kecil. Misalnya pengubahan solar (kerosin) menjadi bensin.

3.      Reforming (isomerisasi)

Adalah pengubahan bentuk molekul bensin yang bermutu kurang baik (rantai karbon normal) menjadi bensin yang bermutu lebih baik (rantai karbon bercabang).

4.      Polimerisasi

Adalah penggabungan molekul kecil menjadi molekul besar. Misalnya, penggabungan isobutena dengan isobutana menjadi isooktana yang merupakan bensin berkualitas tinggi.

5.      Treating

Adalah proses pemurnian minyak bumi dengan menghilangkan pengotornya berupa senyawa organik yang mengandung unsur S, N, O, air dan logam. Pengotor dipisahkan dengan cara :

a.   Copper sweetening, adalah proses penghilangan pengotor yang dapat menimbulkan bau yang tidak sedap.

b.   Acid treatment, adalah proses penghilangan lumpur dan perbaikan warna.

c.    Desulfurizing, adalah proses penghilangan unsur belerang.

6.      Blending.

Adalah proses pencampuran atau penambahan zat aditif untuk meningkatkan bilangan oktan seperti TEL, MTBE, etanol dan metanol.

e.   Bensin dan Bilangan Oktan

Komponen utama bensin adalah n-heptana (C₇H₁₆) dan isooktana (C₈H₁₈). Kualitas bensin ditentukan oleh kandungan isooktana yang dikenal dengan istilah bilangan oktan.

Kandungan isooktana pada bensin berfungsi untuk :

1.      Mengurangi ketukan (knocking) pada mesin.

2.      Meningkatkan efisiensi pembakaran.

Selain memperbesar kandungan isooktana, bilangan oktan bensin dapat ditingkatkan dengan :

1.      TEL (Tetra Ethyl Lead).

TEL memiliki rumus molekul Pb(C₂H₅)₄. Pada saat terjadi pembakaran di dalam mesin logam Pb akan dibebaskan dalam bentuk senyawa PbBr₂. Logam Pb menimbulkan masalah lingkungan karena Pb merupakan logam berat yang berbahaya bagi kesehatan. 

2.      MTBE (Methyl Tertier Buthyl Ether).

Senyawa MTBE tidak mengandung Pb, tetapi tetap berbahaya bagi lingkungan karena sulit diuraikan oleh mikroorganisme.

3.      Etanol.

Etanol dapat meningkatkan efisiensi pembakaran bensin. Etanol tidak mengandung Pb dan dapat terurai oleh mikroorganisme

f.    
Kegunaan Minyak Bumi dan Residunya

Gambar skema proses pengolahan minyak bumi

Hasil penyulingan minyak bumi :

 1.      Gas (C₁ – C₄) dengan titik didih < 20⁰C.

Sebagai bahan bakar elpiji (komponen utamanya propana dan butana) dan bahan baku untuk sintesis senyawa organik.

2.      Bensin/ gasolin (C₅ - C₁₀) dengan titik didih 70⁰C – 140⁰C.

Sebagai bahan bakar kendaraan bermotor.

3.      Nafta (C₆ – C₁₀) dengan titik didih  140⁰C – 180⁰C.

Digunakan untuk sintesa senyawa organik untuk pembuatan plastik, karet sintetis, deterjen, obat, cat, bahan pakaian dan kosmetik.

4.      Kerosin (C₁₁ – C₁₄) dengan titik didih  180⁰C – 250⁰C.

Digunakan untuk bahan bakar pesawat udara dan kompor paraffin.

5.      Minyak solar dan diesel (C₁₅ – C₁₇) dengan titik didih  250⁰C – 350⁰C.

Digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermesin diesel, minyak solar untuk kendaraan mesin diesel rotasi tinggi, sedangkan minyak diesel untuk rotasi sedang/ rendah, disamping sebagai bahan bakar tungku di industri.

6.      Minyak pelumas (C₁₈ – C₂₀) dengan titik didih  > 350⁰C.

Digunakan sebagai minyak pelumas.

7.      Lilin (> C₂₀) dengan titik didih  > 350⁰C.

Sebagai lilin paraffin untuk membuat lilin, kertas pembungkus berlapis lilin, lilin batik, korek api, dan bahan pengkilap seperti semir sepatu.

8.      Minyak bakar (> C₂₀) dengan titik didih  > 350⁰C.

Bahan bakar di kapal, industri pemanas dan pembangkit listrik.

9.      Bitumen (> C₄₀) dengan titik didih  > 350⁰C.

Materi aspal jalan dan atap bangunan. Aspal juga digunakan sebagai lapisan anti korosi, isolasi listrik dan pengedap suara pada lantai.

g.   Industri Petrokimia

Pelajari video berikut tentang industri petrokimia : 

Industri petrokimia adalah industri pembentukan senyawa-senyawa kimia dengan menggunakan fraksi dari minyak bumi. Bahan-bahan petrokimia tersebut dapat digolongkan ke dalam plastik, serat sintetik, karet sintetik, pestisida, detergen, pelarut, pupuk, berbagai jenis obat dan vitamin.

Hampir semua jenis bahan petrokimia berasal dari 3 jenis bahan dasar yaitu olefin, aromatika dan gas sintetis.

1.      Olefin.

Olefin merupakan bahan dasar petrokimia yang paling utama. Olefin yang paling banyak diproduksi adalah etena, propena, butena dan butadiena. Olefin umumnya terbuat dari etana, propana, nafta atau minyak gas melalui proses perengkahan (cracking).

2.      Aromatika.

Aromatika adalah benzena dan turunannya. Aromatika dibuat dari nafta (C₆ – C₁₀) melalui proses reforming. Aromatika yang terpenting adalah benzena (C₆H₆), toluena (C₆H₅CH₃) dan xilena (C₆H₄(CH₃)₂).

3.      Gas sintetis.

Gas sintetis adalah campuran dari karbon monoksida (CO) dan hidrogen (H₂). Gas sintetis dibuat melalui proses :

a.   Steam Reforming.

Campuran metana (gas bumi) dan uap air dipanaskan pada suhu dan tekanan tinggi dengan bantuan katalisator.

            CH_{4 (g)}   +   H₂O _{(g)   →}    CO _(g)  +  3 H_{2 (g)}       

b.   Oksidasi Parsial.

Metana direaksikan dengan sejumlah terbatas oksigen pada suhu dan tekanan tinggi.

           CH_{4 (g)}   +   O_{2 (g)}    →     2 CO _(g)  +  4 H_{2 (g)}       

h.   Dampak Pembakaran Bahan Bakar

Salah satu dampak pembakaran bahan bakar adalah polusi udara. Untuk lebih
jelasnya perhatikan tayangan berikut :

1.      Karbon dioksida (CO₂).

Gas CO₂ tidak berbahaya bagi kesehatan, tetapi pada konsentrasi tinggi (10% - 20%) dapat menyebabkan pingsan. Kelebihan kandungan CO₂ di udara dapat menahan sinar inframerah yang dipancarkan bumi sehingga mengakibatkan efek rumah kaca.

2.      Karbon monoksida (CO).

Berasal dari pembakaran tidak sempurna, CO tidak berwarna dan tidak berbau, tetapi sangat beracun. Kadar CO 100 bpj menyebabkan sakit kepala, sesak nafas dan pingsan. Dalam waktu 4 jam dapat menimbulkan kematian. CO dapat berikatan dengan Hb, sehingga kemampuan darah mengikat oksigen berkurang.

3.      Oksida belerang (SO₂ dan SO₃).

Oksida belerang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar kendaraan bermotor, asap industri dan pembakaran batu bara. Dalam jumlah besar gas SO₂ dapat merusak saluran pernafasan. SO₂ jika bereaksi dengan oksigen dan air dapat menyebabkan hujan asam yang berbahaya bagi lingkungan.

4.      Oksida nitrogen (NO dan NO₂).

Gas NO dihasilkan dari  pembakaran bahan bakar kendaraan bermotor dan aktivitas industri. Gas NO di udara dapat teroksidasi membentuk NO₂. Gas NO₂ menyebabkan gangguan kesehatan berupa gangguan pernafasan dan mata terasa perih. Gas NO₂ jika bereaksi dengan air hujan akan menyebabkan hujan asam.

5.      Logam timbal.

Timbal dapat mencemari udara. Pb bersifat racun karena masuk ke dalam peredaran darah dan merusak syaraf otak.