MINYAK BUMI

 Pengertian Minyak Bumi

Minyak bumi adalah istilah yang meluas dalam kehidupan sehari-hari. Sebelumnya orang menggunakan istilah minyak tanah atau minyak yang dihasilkan dari dalam tanah namun istilah yang lazim dipakai sekarang adalah miyak bumi sementara kata ‘minyak tanah’ lazim digunakan untuk menyebut bahan bakar kompor minyak atau bahasa Inggrisnya kerosene. Secara harfiah, minyak bumi berarti ‘minyak di dalam perut bumi’. Istilah minyak bumi lebih tepat karena minyak ini terdapat didalam perut bumi bukan didalam tanah.

Bahasa Inggris minyak bumi adalah petroleumyang berasal dari bahasa Yunani πέτρα (petra)yang berarti ‘batu’ dan ἔλαιον (elaison) yang berarti minyak. Kata petroleum pertama kali digunakan dalam karangan De Natura Fossilium yang dikarang pada tahun 1546 oleh Georg Bauer yang berkebangsaan Jerman.

Sejarah Minyak Bumi

Minyak Bumi telah digunakan oleh manusia sejak zaman kuno, dan sampai saat ini masih merupakan komoditas yang penting. Minyak Bumi menjadi bahan bakar utama setelah ditemukannya mesin pembakaran dalam, semakin majunya penerbangan komersial, dan meningkatnya penggunaan plastik.

Lebih dari 4000 tahun yang lalu, menurut Herodotus dan Diodorus Siculus, aspal telah digunakan sebagai konstruksi dari tembok dan menara Babylon; ada banyak lubang-lubang minyak di dekat Ardericca (dekat Babylon). Jumlah minyak yang besar ditemukan di tepi Sungai Issus, salah satu anak sungai dari Sungai Eufrat. Tablet-tablet dari Kerajaan Persia Kuno menunjukkan bahwa kebutuhan obat-obatan dan penerangan untuk kalangan menengah-atas menggunakan minyak Bumi. Pada tahun 347, minyak diproduksi dari sumur yang digali dengan bambu di China.

Pada tahun 1850-an, Ignacy Łukasiewicz menemukan bagaimana proses untuk mendistilasi minyak tanah dari minyak Bumi, sehingga memberikan alternatif yang lebih murah daripada harus menggunakan minyak paus. Maka, dengan segera, pemakaian minyak Bumi untuk keperluan penerangan melonjak drastis di Amerika Utara. Sumur minyak komersial pertama di dunia yang digali terletak di Polandia pada tahun 1853. Pengeboran minyak kemudian berkembang sangat cepat di banyak belahan dunia lainnya, terutama saat Kerajaan Rusia berkuasa. Perusahaan Branobel yang berpusat di Azerbaijan menguasai produksi minyak dunia pada akhir abad ke-19.

Tiga negara yang memproduksi minyak terbanyak adalah Arab Saudi, Rusia, dan Amerika Serikat. Sekitar 80 persen minyak dunia dihasilkan dari Timur Tengah, dengan 62,5 persennya berasal dari Arab 5: Arab Saudi, Uni Emirat Arab, Irak, Qatar, dan Kuwait.

Pada tahun 1950-an, biaya pengangkutan minyak menggunakan kapal tangker mencapai 33 persen dari harga minyak di teluk Persia, tetapi pada saat pengembangan supertangker pada tahun 1970-an, biaya pengangkutan menurun menjadi hanya 5 persen.

Komposisi Minyak Bumi

Penampakan fisik minyak bumi sangat beragam, tergantung dari komposisinya. Pada umumnya, minyak bumi yang baru dihasilkan dari sumur pengeboran berupa lumpur berwarna hitam atau cokelat gelap, meskipun ada juga minyak bumi yang berwarna kekuningan, kemerahan, atau kehijauan. Sumur minyak sebagian besar menghasilkan minyak mentah, terkadang ada juga kandungan gas di dalamnya Karena tekanan di permukaan Bumi lebih rendah daripada di bawah tanah, beberapa gas akan keluar dalam bentuk campuran.

Jenis hidrokarbon yang terdapat pada minyak Bumi sebagian besar terdiri dari alkana, sikloalkana, dan berbagai macam jenis hidrokarbon aromatik, ditambah dengan sebagian kecil elemen-elemen lainnya seperti nitrogen, oksigen dan sulfur, ditambah beberapa jenis logam seperti besi, nikel, tembaga, dan vanadium. Jumlah komposisi molekul sangatlah beragam dari minyak yang satu ke minyak yang lain.

1. Komposisi Hidrokarbon pada Minyak Bumi

Minyak bumi tersusun dari senyawa hidrokarbon yang berbeda-beda. Perbedaan ini tergantung dari faktor umur, suhu pembentukan, dan cara pembentukan. Minyak dari Indonesia mengandung banyak senyawa aromatik seperti benzena, sedangkan minyak bumi dari Rusia mengandung banyak senyawa sikloalkana seperti sikloheksana. Berdasarkan hasil analisis yang telah dilakukan, diketahui bahwa dalam minyak bumi terdiri atas bermacam-macam senyawa hidrokarbon. Senyawa-senyawa hidrokarbon tersebut sebagai berikut.

-Alkana
Golongan alkanan yang banyak terdapat dalam minyak bumi adalah n-alkana dan isoalkana. n-alkana adalah alkana jenuh berantai lurus dan tidak bercabang, contoh n-oktana.

Isoalkana adalah alkana jenuh yang rantai induknya mempunyai atom C tersier dan bercabang, contoh isooktana.

Alkana disebut juga parafin. Parafin adalah senyawa hidrokarbon tersatuasi yang mengandung rantai lurus atau bercabang yang molekulnya hanya terdiri atas atom karbon (C) dan hidrogen (H).

- Sikloalkana
Sikloalkana adalah senyawa hidrokarbon berantai tunggal dan berbentuk cincin. Golongan sikloalkana yang terdapat dalam minyak bumi adalah siklopentana seperti metil siklopentana dan sikloheksana seperti etil sikloheksana.

Sikloalkana juga dikenal dengan nama naptena. Naptena adalah senyawa hidrokarbon tersaturasi yang mempunyai satu atau lebih ikatan rangkap pada karbonnya. Naptena memiliki rumus umum CnH2n dan mempunyai ciri-ciri mirip alkana tetapi mempunyai titik didih yang lebih tinggi.

- Hidrokarbon Aromatik
Hidrokarbon aromatik adalah hidrokarbon yang tidak tersaturasi, memiliki satu atau lebih cincin planar karbon-6 atau cincin benzena. Pada struktur ini, atom hidrogen berikatan dengan atom karbon dengan rumus umum CnHn. Jika hidrokarbon aromatik dibakar, akan menimbulkan asap hitam pekat dan beberapa bersifat karsinogen (menyebabkan kanker). Senyawa hidrokarbon aromatik yang terdapat dalam minyak bumi adalah senyawa benzena, contoh etil benzena.

2. Kandungan Unsur Kimia dalam Minyak Bumi
Secara umum, komponen minyak bumi terdiri atas lima unsur kimia, yaitu 83-87% karbon, 10-14% hidrogen, 0,05-6% belerang, 0,05-1,5% oksigen, 0,1-2% nitrogen, dan < 0,1% unsur-unsur logam.

- Sulfur (Belerang)
Minyak mentah mempunyai kandungan belerang yang lebih tinggi. Keberadaan belerang dalam minyak bumi sering banyak menimbulkan akibat, misalnya dalam gasoline dapat menyebabkan korosi (khususnya dalam keadaan dingin atau basah), karena terbentuknya asam yang dihasilkan dari oksida sulfur (sebagai hasil pembakaran gasoline) dan air.

- Oksigen
Oksigen dapat terbentuk karena kontak yang cukup lama antara minyak bumi dengan atmosfer di udara. Kandungan total oksigen dalam minyak bumi adalah antara 0,05 sampai 1,5 persen dan menaik dengan naiknya titik didih fraksi. Kandungan oksigen bisa menaik apabila produk itu terlalu lama berhubungan dengan udara. Senyawa yang terbentuk dapat berupa: alkohol, keton, eter, dll, sehingga dapat menimbulkan sifat asam pada minyak bumi. Oksigen dapat meningkatkan titik didih bahan bakar.

- Nitrogen
Umumnya kandungan nitrogen dalam minyak bumi sangat rendah, yaitu 0,1-2%. 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.

- Unsur-Unsur Logam
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.

3. Komposisi Molekul Hidrokarbon dalam Minyak Bumi

Golongan hidrokarbon-hidrokarbon yang utama adalah parafin, naptena, aspaltena, dan aromatik. Komposisi molekul hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi berdasarkan beratnya adalah sebagai berikut:

No.  Hidrokarbon  Rata-Rata  Rentang

1.      Naptena.         49%           30-60%

2.       Parafin.           30%           15-60%

3.       Aromatik.        15%           3-30%

4.       Aspaltena         6%            sisa-sisa

Berdasarkan komponen terbanyak dalam minyak bumi, minyak bumi dibedakan menjadi tiga golongan, yaitu parafin, naftalena, dan campuran parafin-naftalena.

- Minyak Bumi Golongan Parafin

Sebagian besar komponen dalam minyak bumi jenis parafin adalah senyawa hidrokarbon rantai terbuka. Minyak bumi jenis ini dimanfaatkan untuk bahan bakar karena merupakan sumber penghasil gasolin.

- Minyak Bumi Golongan Naftalena

Komponen terbesar dalam minyak bumi jenis naftalena berupa senyawa hidrokarbon rantai siklis atau rantai tertutup. Minyak bumi jenis ini digunakan untuk pengeras jalan dan pelumas.

- Minyak Bumi Golongan Campuran Parafin-Naftalena

Minyak bumi golongan ini komponen penyusunnya berupa senyawa hidrokarbon rantai terbuka dan rantai tertutup.

Pengolahan Minyak Bumi

Minyak bumi biasanya berada 3-4 km di bawah permukaan. Minyak bumi diperoleh dengan membuat sumu bor. Minyak mentah yang diperoleh ditampunga dalam kapal tanker atau dialirkan melalui pipa ke stasiun tangki atau ke kilang minyak.

Minyak mentah (crude oil) bebentuk caian kental hitam dan berbau tidak sedap. Minyak mentah belum dapat digunakan sebagai bahan baka maupun keperluan lainnya, tetapi haus diolah terlebih dahulu. Minyak mentah mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon denagn jumlah atom C-1 hingga C-50. Pengolahan minyak bumi dilakukan melalui distilasi bertingkat, dimanaminyak mentah dipisahkan ke dalam kelompok-kelompok dengan rentang titik didih tertentu.

Pengolahan minyak bumi dimulai dengan memanaskan minyak mentah pada suhu 400oC, kemudian dialirkan ke dalam menara fraksionasi dimana akan tejadi pemisahan berdasarkan perbedaan titik didih. 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 sungkup gelembung.

Sementara itu, semakin ke atas, suhu semakin rendah, sehinga setiap kali komponen dengan titik didih lebih tinggi naik, akan mengembun dan terpisah, sedangkan komponen yang itik didihnya lebih rendah akan terus naik ke bagian atas yang lebih tinggi. Sehingga komponen yang mencapai puncak menara adalah komponen yang pada suhu kamar beupa gas. Komponen berupa gas tadi disebut gas proteleum. Melalui kompresi dan pendinginan, gas proteleum dicairkan sehingga diperoleh LPG (Liquid Proteleum Gas)

Minyak mentah mengandung berbagai senyawa hidrokarbon dengan berbagai sifat fisiknya. Untuk memperoleh materi-materi yang berkualitas baik dan sesuai dengan kebutuhan, perlu dilakukan tahapan pengolahan minyak mentah yang meliputi proses distilasi, cracking, reforming, polimerisasi, treating, dan blending.

Fraksi-Fraksi Minyak Bumi Dan Kegunaannya

Hasil olahan minyak bumi berupa  fraksi-fraksi yang bermanfaat bagi kehidupan sehari-hari. Untuk mendapatakan hasil olahan dari minyak bumi tersebut dapat dilakukan dengan cara destilasi bertingkat (penyulingan bertingkat) yang artinya adalah proses  pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi berdasarkan  perbedaan titik didih.

Adapun fraksi-fraksi minyak bumi dan manfaatnya bagi kehidupan sehari-hari adalah sebagai berikut :

Gas

Gas yang biasa kita kenal dengan sebutan LPG adalah singkatan dari  (Liquified Potroleum Gas) dengan jumlah atom C1 – C4  yang akan melebur pada suhu < 300C. Dibwah suhu ini, minyak mentah tersebut akan menguap dan yang keluar sebagai uapan tersebut adalah gas. Kegunaan dari gas ini dalam kegidupan kita adalah sebagai gas LPG dan produk petrokimia.

Petrolium eter

Petrolium eter adalah fraksi minyak bumi yang memiliki titik didih antara 30 – 60 o C yang akan menguap pada suhu tersebut. Petrolium eter memiliki jumlah atom C5 – C6  yang biasa digunakan untuk kebutuhan di laboratorium sebagai pelarut non polar dan pembersih.

Ligronin/ Nafta

Ligronin/ Nafta adalah fraksi minyak bumi yang sebagian besarnya terdiri atas hidrokarbon dengan jumlah atom C6 – C7 yang dapat menguap pada suhu 60 –100 o C. Nafta biasa digunakan sebagai pelarut non polar dan zat aditif bensin.

Bensin (gasoline)

Bensin (gasoline) adalah salah satu jenis bahan bakar minyak yang di gunakan sebagai bahan bakar kendaraan roda dua, tiga, dan empat. Sederhananya bensin tersusun dari hidrokarbon berantai lurus seperti C7 (heptana) yang memiliki titik didih sekitar 40 – 200 o C.

Kerosin (minyak tanah)

Kerosin (minyak tanah) adalah salah satu cairan hasil dari fraksi minyak bumi sebagian besar adalah cairan hidrokarbon yang tidak berwarna dan mudah terbakar.  Minyak tanah memiliki jumlah ataom C12 – C18  dan titik didih di sekitar  175 – 325oC yang dapat bermanfaat sebagai bahan bakar kompor dan  mesin jet ( avtur ).

Solar

Solar adalah salah satu produk dari minyak bumi yang dapat digunakan sabagai bahan mesin diesel. Solar biasanya berbentuk cairan dengan  titik lebur 250 – 400 oC dengan jumlah atom > C12.  Kebutuhan solar dijaman sekarang sangatlah penting untuk keberlangsungan hidup manusia sebagai penunjang dalam pemanfaatan mesin-mesin di perusahaan-perusahaan  baik di kota besar maupun di pedesaan.

Oli

Oli merupakan cairan dari hasil penyulingan minyak bumi yang bermanfaat sabagi pendingin atau pelumas pada kendaraan khususnya kendaraan bermotor.

Residu

Residu adalah cairan kental berwarna hitam yang memiliki jumlah atom Karbon (C) Paling banyak yaitu lebih dari 70 dengan titik didih paling besar kurang lebih >500 oC.

BENSIN

Bensin adalah fraksi terpenting dari minyak bumi, yang digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor roda dua, tiga, ataupun empat.

Mutu bahan bakar bensintergantung kepada jumlah ketukan(knocking) yang ditimbulkannya.

Ketukan (knocking) adalah suatu perilaku bahan bakar yang menyebabkan mesin menggelitik, mengurangi efesiensi bahan bakar dan merusak mesin.  Knocking dinyatakan dengan nilai oktan.

Bilangan oktan (octane number) merupakan ukuran dari kemampuan bahan bakar untuk mengatasi ketukan sewaktu terbakar dalam mesin.Semakin tinggi nilai oktan, berartisemakin sedikit ketukannya, dansemakin baik juga mutunya.

Bensin terbagi menjadi 3 jenis, yaitupremium, pertamax, dan pertamax plus. Ketiganya mempunyai performance atau mutu yang berbeda.

Proses Pembakaran Bensin dalam Karburator

1. Bensin dari tangki masuk ke dalam karburator, kemudian bercampur dengan udara.
2. Campuran bensin dan udara dimasukkan ke ruang bahan bakar.
3. Campuran bensin dan udara yang sudah bebentuk gas ditekan oleh piston hingga volumenya menjadi sangat kecil.
4. Gas ini kemudian dibakar oleh percikan api dari busi. Hasil pembakaran inilah yang menghasilkan tenaga untuk menggerakkan kendaraan.

Pembakaran terlalu awal juga berarti ada sisa komponen bensin yang belum terbakar sehingga energi yang ditransfer ke piston tidak maksimum.

Alkana rantai bercabang/alisiklik/aromatik dalam bensin seperti isooktana tidak terlalu mudah terbakar. Jadi, lebih sedikit ketukan yang dihasilkan, dan energi yang ditransfer ke piston lebih besar.
Oleh karena itu, bensin dengan kualitas yang baik harus mengandung lebih banyak alkana rantai bercabang/aromatik dibandingkan alkana rantai lurus.
Fraksi bensin dari menara distilasi umumnya hanya mempunyai bilangan oktan berkisar  70.

DAMPAK PEMBAKARAN BBM

1. Timbulnya kabut asap
Kabut asap atau smog adalah asap dari pembakaran senyawa minyak bumi dan gas alam, seperti pada pabrik dan kendaraan bermotor, yang menyatu dengan uap air sehingga menimbulkan kabut yang pekat. Kabut asap berbahaya karena mengganggu pandangan, menyebabkan pengendara tidak bisa melihat jauh. Kabut asap juga mengakibatkan gangguan saluran pernafasan, mulai dari radang-radang, asma hingga kanker dan kematian.

2. Terjadinya hujan asam
Hujan asap terjadi ketika nitrogen oksida (NO2) dan sulfur dioksida (SO2) dari asap pembakaran minyak bumi dan gas alam naik ke permukaan atmosfer dan bereaksi dengan uap air. Reaksi ini mengakibatkan terbentuknya asam nitrat dan asam sulfida di awan. Asam ini akan turun ke tanah ketika hujan terjadi, menjadi hujan asam. Hujan asam berbahaya karena mengakibatkan korosi atau pengkaratan pada logam. Hujan asam juga mengakibatkan kerusakan tanah dan kematian pada tumbuhan.

3. Terjadinya pemanasan global
Gas karbon dioksida yang dikeluarkan pembakaran minyak bumi dan gas alam adalah gas rumah kaca, artinya gas ini menyerap panas. Meningkatnya gas karbon dioksida di mengakibatkan meningkatnya suhu atmosfer bumi dan menyebabkan perubahan iklim. Ini berakibat pada perubahan cuaca yang tidak menentu, kekeringan dan bencana alam lainya.

4.Gangguan pernafasan
Gas karbon monoksida ini berbahaya karena menghalangi pengikatan oksigen oleh hemoglobin, akibatnya, pernafasan menjadi terganggung. Berkurangnya oksigen di dalam darah ini berbahaya, karena dapat mengakibatkan kerusakan sel dan organ dan berujung pada kematian.

5. Kanker paru-paru
Partikel halus yang dikeluarkan knalpot kendaraan bermotor dapat merusak sel di paru-paru dan menyebabkan kanker paru-paru.

ENERGI ALTERNATIF

Pengertian Energi Alternatif

Energi alternatif merupakan sebuah istilah untuk semua energi yang dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar yang berasal dari fosil (hidrokarbon). Penggunaan energi jenis ini dapat mengurangi kerusakan lingkungan akibat emisi karbondioksida yang tinggi (pemanasan global) dalam penggunaan bahan bakar hidrokarbon.

Syarat Energi Alternatif

Terdapat berbagai sumber daya yang dapat kita temukan di permukaan bumi. Berikut syarat-syarat suatu sumber daya dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif:

1. Tidak Boleh Berasal dari Fosil

Energi alternatif tidak boleh berasal dari fosil seperti minyak bumi dan batubara. Jika berasal dari fosil maka suatu saat nanti akan habis dan tidak dapat diperbarui.

2. Terbarukan (Renewable)

Selama ini sumber energi kita berupa sumber energi fosil yang memiliki kelamahan yaitu tidak dapat diperbarui dan membutuhkan waktu jutaan tahun untuk membuatnya. Energi alternatif harus bersifat renewable atau dapat diperbarui untuk mengatasi kelemahan tersebut.

3. Ramah Lingkungan

Penggunaan energi fosil selama ini menimbulkan banyak pencemaran lingkungan melalui emisi karbon yang dihasilkan dan dapat menyebabkan pemanasan global. Energi alternatif harus bersifat ramah lingkungan sehingga tidak membahayakan bagi lingkungan dan manusia di dalamnya.

4. Dapat Diproduksi Secara Masal

Kebutuhan manusia akan energi akan semakin bertambah seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk di dunia. Energi alternatif harus dapat diproduksi secara masal dan terus-menerus untuk menunjang kebutuhan manusia yang semakin meningkat.

Jenis-Jenis Energi Alternatif

1. Energi Panas Bumi (Geothermal)
Energi panas bumi atau yang dikenal dengan nama energi geothermal berasal dari Bahasa Yunani, “geo” berarti bumi dan “thermal” berarti panas. Energi geothermal merupakan energi alternatif yang dihasilkan dan tersimpan di inti bumi sehingga diperlukan biaya pengeboran tinggi untuk memperolehnya. Sumber energi panas bumi dapat ditemukan di sekitar daerah yang memiliki gunung berapi aktif.

2. Energi Angin
Energi angin sudah dimanfaatkan manusia sejak lama sebagai energi penggerak kapal layar. Selain itu, tenaga angin juga dapat digunakan untuk menggerakkan mesin penggiling jagung.
Saat ini energi angin juga dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi penghasil listrik dengan menggunakan kincir angin raksasa yang akan menggerakkan turbin penghasil listrik.

3. Energi Surya
Energi surya yang berasal dari matahari merupakan sumber energi paling berlimpah yang saat ini tersedia. Energi tersebut terdiri dari energi panas dan energi cahaya.
Energi panas dapat kita manfaatkan pada siang siang hari, misalnya untuk mengeringkan pakaian dan lain sebagainya.
Energi cahaya juga dapat kita gunakan sebagai sumber penerangan sehingga kita tidak perlu menyalakan lampu.