Bab 10 MINYAK BUMI A. Komponen Minyak Bumi Minyak bumi dalam kehidupan sehari-hari memegang peranan yang strategis, mulai kegiatan memasak, bahan kendaraan bermotor, tenaga listrik sampai pada bahan dasar industri petrokimia. Minyak mentah adalah suatu cairan kental berwarna hitam yang sebagian besar campuran kompleks hidrokarbon. Komponen utama minyak bumi adalah: Alkana, sikloalkana dan hidrokarbon aromatik mulai dari yang berantai C pendek sampai yang panjang. 1. Alkana Rumus umumnya C n H 2n+2. Contoh: rantai karbon lurus (normal alkana) Oktana C 8 H 18 H 3 C CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 Normal alkana dalam minyak bumi bervariasi jumlah atom karbonnya antara 1-78 Rantai karbon bercabang iso-oktana C 8 H 18 CH 3 CH 3 H 3 C - C - CH 2 CH 2 CH CH 3 (2,2, 4- trimetil pentana) 2. Sikloalkana Rumus umunya C n H 2n ditemukan dalam cincin 5 atom karbon (siklopentana) atau dalam bentuk 6 atom karbon (sikloheksana). Contoh: metil siklopentana (C 6 H 12 ) dan etil sikloheksana (C 8 H 16 ) CH 2 CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 CH2 CH 2 CH CH 2 CH 2 CH CH 2 CH 2 CH 2 3. Hidrokarbon aromatik Senyawa yang paling sederhana adalah C 6 H 6 dengan strukurnya sebagai berikut: 106
Atom hidrogen pada senyawa benzena dapat diganti dengan gugus alkil C n H 2n+1 sehingga membentuk senyawa alkil benzena. Contoh: etil benzena (C 8 H 11 ) CH 2 CH 3 Ada pula senyawa aromatik dengan lebih dari satu cincin benzena, misalnya Naftalena dan Antrasena Naftalena antrasena Senyawa hidrokarbon dengan ikatan rangkap dua dan ikatan rangkap tiga praktis tidak ditemukan dalam minyak bumi. Selain senyawa hidrokarbon, masih ada sejumlah senyawa-senyawa lain dalam jumlah kecil yaitu sebagai berikut: 1) Senyawa belerang (0,1 7%) : anatara lain sebagai alkan tiol R-S-H (R = guugus alkil) Tio alkana R-S-R 2) Senyawa Nitrogeng : misal pirol (C4H5N) 3) Senyawa Oksigen (0,06-0,4%) : terutama sebagai asam karboksilat 4) Senyawa Organo logam : terutama senayawa vanadium dan nikel, jumlahnya sangat kecil. 107
Komposisi atau kandungan minyak sangat bergantung pada tempat penemuannya. Ada minyak dengan kadar belerang rendah dan ada yang mempunyai kandungan hidrokarbon aromatik tinggi. B. Proses Pembentukan Minyak Bumi Minyak bumi dan gas alam terbentuk dari pelapukan sisa-sisa tumbuhan dan hewan yang tertimbun dalam kerak bumi selama jutaan tahun. Akibat pengaruh suhu dan tekanan tinggi selama jutaan tahun, sisa tumbuhan dan hewan tersebut berubah menjadi minyak bumi. Minyak bumi yang terjadi merembes keatas dan terkumpul dalam bantuan reservior, yaitu batuan berpori yang dapat ditebus oleh minyak bumi. Jika penumpukan minyak bumi ini banyak jumlahnya dan menguntungkan maka dilakukan pengeboran. C. Penyulingan Minyak Bumi Minyak bumi baru dapat dimanfaatkan setelah dipisahkan melelui penyulingan /distilasi bertingkat. Dasar pemisahan masing-masing fraksi minyak bumi adalah perbedaan titik didih. Proses penyulingan dikerjakan dengan menggunakan kolom atau menara distilasi. Didalam kolom ini pada jarak tertentu terdapat pelat-pelet yang mempunyai sejumlah bubble caps. Maksud dilengkapi pelat-pelat tersebut adalah untuk memudahkan pemisahan antara berbagau fraksi dan trayek suhu yang berbeda-beda. Minyak mentah dimasukkan kedalam tangki, kemudian dipanaskan kurang lebih 350 o C dan dipompakan ke dalam kolom distilasi. Minyak yang menguap bergerak keatas melalui bubble caps, sedangkan minyak cair turun ke bawah. Fraksi-fraksi yang dihasilkan pada berbagai temperatur penyulingan ada yang berwujud gas, cair dan padat. Faksi yang berwujud gas terdari atas: metana CH 4, etana C 2 H 6, propana C 5 H 8, iso-butana, dan n-butana C 4 H 10 yang mempunyai titik didih sangat rendah. Campuran gas ini mempunyai nilai kalori tinggi dan banyak digunakan sebagai bahan bakar rumah tangga. Elpiji (LPG = liquid petoleum gas) adalah senyawa campuran gas yang dicairkan pada tekanan tinggi, terutama terdiri atas propana titik didih 42 o C, Isobutana titik didihnya 12 o C dan n-butana titik didihnya 0,5 o C. 108
Fraksi yang berwujud cair adalah bensin, minyak tanah dan solar. Fraksi minyak bumi yang berwujud padat adalah parafin dan aspal. Hasil-hasil penyulingan minyak bumi adalah sebagai berikut: a. Bensin Bensin banyak digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor. Trayek titik didihnya antara 70 o C sampai 140 o C. Bensisn diperoleh dari penyulingan minyak bumi yang mengandung alkana rantai lurus. b. Nafta Nafta adalah fraksi minyak bumi yang merupakan distilat pada suhu antara 140 o C sampai 180 o C. Fraksi ini digunakan sebagai zat aditif pada bensin dan juga sebagai bahan baku pembuatan etilena. Nafta dikenal sebagai bensin berat. c. Kerosin Fraksi ini mempunyai trayek titik didih antara 180 o C sampai 250 o C. Dalam kehidupan sehari-hari, kerosin dikenal dengan nama minyak tanah. Kerosin banyak digunakan untuk lampu penerangan dan bahan bakar kompor. Penggunaan lain dari kerosin adalah untuk bahan bakar pesawat terbang. Nama AVTUR dalam dunia penerbangan adalah singkatan dari Aviation Turbine, yaitu sebutan khusus untuk bahan bakar pesawat terbang turbin. d. Minyak solar Fraksi ini banyak digunakan sebagai bahan bakar industri, yaitu untuk bahan bakar mesin disel. e. Residu Fraksi ini berupa padatan pada suhu kamar, misalnya lilin dan aspal. 1. Kualitas Bensin Dalam bensin ada hidrokarbon rantai lurus dan bercabang. Komponen utama bensin adalah n-heptana dan isooktana. Alkana rantai lurus sangat mudah terbakar sehingga menimbulkan ketukan (knocking). Ketukan ini terjadi karena pembakaran terjadi terlalu cepat sehingga piston berada pada posisi yang tepat. Peristiwa ini juga membuat bensin menjadi sangat panas dan getaran kasar. Makin banyak ketukan, 109
berarti makin rendah mutu bensin. Mutu bensin dinyatakan dalam angka oktana. Komponen bensin yang paling banyak menimbulkan ketukan adalah n-heptana (karena paling mudah terbakar) dan diberi bilangan oktana nol Angka Oktana beberapa Hidrokarbon No. Hidrokarbon Angka Oktana 1. Heptana 0 2. 2-metil heptana 23 3. Heksana 25 4. 2-metil heksana 44 5. Butana 91 6. Sikloheksana 97 7. Iso-oktana 100 Bensin hasil fraksionisasi dari minyak bumi mempunyai angka oktana yang rendah kira-kira 70. Untuk menaikkan mutu bensin ini (menaikkan angka oktananya) maka perlu ditambah zat aditif. Makin besar angka oktana suatu bensin, makin baik mutu bensin tersebut. 2. Zat aditif pada bensin Untuk menaikkan angka oktana bensin maka ditambah zat aditif, misalnya TEL dan MTBE. TEL (Tetra Ethyl Lead) mempunyai rumus molekul Pb(C 2 H 5 ) 4 C 2 H 5 C 2 H 5 Pb C 2 H 5 C 2 H 5 110
Dengan menambahkan TEL, maka angka oktana meningkat, artinya ketukan pada mesin berkurang. Bensin premium yang telah ditambahkan TEL, angka oktana 80 sampai 85. Andaikan suatu bensin premium angka oktananya 80, artinya bensin premium tersebut setara dengan bensin standar yang hanya terdiri dari 80% isooktana dan 20% n-heptana. MTBE (Metil Tersier Butthyl Eter) CH 3 CH 3 - C O CH 3 CH 3 Bensin dengan MTBE sebagai zat aditif mempunyai angka oktana yang lebih tinggi dari bensin premium. Contohnya, Premix (Premium mixture) dengan angka oktana 92. 3. Dampak Negatif Penggunaal TEL Untuk menaikkan mutu bensin ditambahkan TEL. Pembakaran TEL ini akan menimbulkan terjadinya endapan PbO di dalam bensin. Untuk mencegahnya, ditambahkan 1,2 dibromo etana. CH 2 CH 2 Br Br Dengan demikian pembakaran TEL ini dalam bensin akan menghasilkan PbBr 2 yang mudah menguap dan dilepaskan ke udara. Timbel Pb yang masuk ke udara ini sangat berbahaya (beracun) karena bila terhirup dan masuk kedalam tubuh, akan mengganggu pembentukan sel darah merah, menghalangi proses metabolisme, dan merusak otak. Sekarang ini banyak negara di dunia sudah melarang penggunaan TEL. Karena TEL berbahaya maka dicari penggantinya, yaitu MTBE yang bebas timbel (Pb) 4. Dampak Negatif Pembakaran Bensin Jika bensin dibakar semua maka akan menghasilkan gas CO 2 dan uap air. 2C 8 H 18 + 25O 2 16CO 2 + 18H 2 O Akan tetapi, jika bensin terbakar tidak sempurna maka akan timbul gelaga (arang atau karbon) sehingga asap kendaraan menjadi hitam. Partikel padatan (karbon) 111
dalam udara, ini akan mengganggu pernafasan. Disampaing jelaga, pembakaran bensin yang tidak sempurna akan menghasilkan karbon monoksida (CO). Bensin + Oksigen tidak sempurna C(s) + CO(g) + CO 2 (g) + H 2 O(g) Gas CO sangat berbahaya karena jika menghirupnya maka CO akan berikatan dengan hemoglobin darah. Hemoglobin ini bertugas mengikat O 2 dan mengalirkannya keseluruh tubuh (termasuk ke otak). Celakanya CO 200 kali lebih mudah berikatan dengan hemoglobin dibanding dengan O 2. Jika CO yang kita hirup maka semua CO itu akan berikatan dengan hemoglobin membentuk HbCO dan O 2 yang terikat makin sedikit sehingga kita kekurangan O 2. Kadar CO yang diperbolehkan diudara dibawah 100 ppm (0,01%). Jika kadar CO diudara 750 ppm dan kita menghirup selama 1 jam maka dapat menimbulkan kematian. Setiap bahan bakar seperti batu bara, bensin dan gas alam yang dibakar akan menghasilkan gas CO 2. Sebetulnya tidak beracun, tetapi jika CO 2 tetapi jika CO 2 terlampau banyak di udara akan terjadi peningkatan suhu bumi (bumi akan makin panas). Peristiwa itu disebut efek rumah kaca (green house effect) D. Gas Alam Komponen utama gas alam adalah metana dan sedikit etana, propana dan butana. Gas alam ini tidak berbau. Untuk mengetahui ada kebocoran maka ditambahkan zat yang berbau tak sedap sehingga kita langsung dapat mendeteksi keberadaaannya. Untuk memudahkan pengangkutan (transportasi) gas alam maka gas alam ini di cairkan sehingga disebut namanya gas alam cair atau LNG (Liquified Natural Gas). Gas alam terutama digunakan sebagai sumber energi, yaitu sebagai sumber bahan bakar untuk rumah tangga, bahan baku industri dan untuk memproduksi gas hidrogen. E. Daerah Penambangan Minyak Bumi yang Ada di Indonesia Sumber minyak bumi di Indonesia pertama kali ditemukan di Langkat (Sumetera utara) pada tahun 1883. Daerah penambangan dan pengilangan minyak bumi di Indonesia adalah sebagai berikut: 112
1. Sumatera bagian utara Lapangan gas alam di Arun, aceh. Lapangan minyak bumi: lapangan Julu Rayeu, Serang Jaya, Pangkalan Susu, Pulu Panjang dan Telaga Said DKG 2. Sumatera bagian tengah Lapangan minyak Minas (sumur minas merupakan lapangan minyak terbesar di Asia Tenggara), lapangan minyak Adnan, Bekasap, Duri dan Kota Batak. 3. Sumatera bagian selatan Jambi: lapangan minyak Bajubang dan Tampino Sumatera Selatan: lapangan minyak Mangun Jaya, Babat Ukui, Suban Burung, Kluang dan Pendopo Talang Akar. 4. Jawa Barat Lapangan minyak Jatibarang, Randengan dan Arimbi 5. Jawa Timur Lapangan minyak Cepu dan Kruka Surabaya 6. Kalimantan Timur Lapangan minyak Tanjung (di Barito) dan lapangan minyak Tarakan (di Tarakan). 7. Daerah Laut Cina Selatan Lapangan Minyak di Natuna 8. Daerah Irian Jaya Di Salawati, yaitu lapangan minyak Klamono dan Klamunuk Di Bintuni, yaitu lapangan minyak Mogoi dan Wasian Sekarang ini indonesia termasuk penghasil minyak bumi terbesar kelima di dunia. Soal: Jawablah pertanyaan dibawah ini dengan jelas! 1. Mengapa minyak bumi termasuk sumberdaya alam yang tak dapat diperbaharui? 2. Bagaimana cara meningkatkan mutu bensin? 3. Apa yang dimaksud dengan angka oktana? 4. Apa yang dimaksud dengan bensin menpunya angka oktana 81? 5. Mengapa TEL sudah ditinggalkan negara-negara maju? 113
114