1. Asal Minyak BumiMinyak bumi terbentuk sebagai hasil akhir dari penguraian bahan-bahan organik (sel-sel dan jaringan hewan/tumbuhan laut) yang tertimbun selama berjuta tahun di dalam tanah, baik di daerah daratan atau pun di daerah lepas pantai. Hal ini menunjukkan bahwa minyak bumi merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui. Terbentuknya minyak bumi sangat lambat, oleh karena itu perlu penghematan dalam penggunaannya. Di Indonesia, minyak bumi banyak terdapat di bagian utara Pulau Jawa, bagian timur Kalimantan dan Sumatera, daerah kepala burung Papua, serta bagian timur Seram. Minyak bumi juga diperoleh di lepas pantai Jawa dan timur Kalimantan. Minyak bumi kasar (baru keluar dari sumur eksplorasi) mengandung ribuan macam zat kimia yang berbeda baik dalam bentuk gas, cair maupun padatan. Bahan utama yang terkandung di dalam minyak bumi adalah hidrokarbon alifatik dan aromatik. Minyak bumi mengandung senyawa nitrogen antara 0-0,5%, belerang 06%, dan oksigen 0-3,5%. Terdapat sedikitnya empat seri hidrokarbon yang terkandung di dalam minyak bumi, yaitu seri n-paraffin (n-alkana) yang terdiri atas metana (CH4) sampai aspal yang memiliki atom karbon (C) lebih dari 25 pada rantainya, seri iso-paraffin (isoalkana) yang terdapat hanya sedikit dalam minyak bumi, seri neptena (sikloalkana) yang merupakan komponen kedua terbanyak setelah n-alkana, dan seri aromatik (benzenoid). Komposisi senyawa hidrokarbon pada minyak bumi tidak sama, bergantung pada sumber penghasil minyak bumi tersebut. Misalnya, minyak bumi Amerika komponen utamanya ialah hidrokarbon jenuh, yang digali di Rusia banyak mengandung hidrokarbon siklik, sedangkan yang terdapat di Indonesia banyak mengandung senyawa aromatik dan kadar belerangnya sangat rendah.
1
2. Pendegradasian Minyak BumiDegradasi minyak bumi dapat dilakukan dengan memanfaatkan mikroorganisme seperti bakteri, beberapa khamir, jamur, sianobakteria, dan alga biru. Mikroorganisme ini mampu menguraikan komponen minyak bumi karena kemampuannya mengoksidasi hidrokarbon dan menjadikan hidrokarbon sebagai donor elektronnya. Mikroorganisme ini berpartisipasi dalam pembersihan tumpahan minyak dengan mengoksidasi minyak bumi menjadi gas karbon dioksida (CO2). Sebagai contoh, bakteri pendegradasi minyak bumi akan menghasilkan bioproduk seperti asam lemak, gas, surfaktan, dan biopolimer yang dapat meningkatkan porositas dan permeabilitas batuan reservoir formasi klastik dan karbonat apabila bakteri ini menguraikan minyak bumi. Di dalam minyak bumi terdapat dua macam komponen yang dibagi berdasarkan kemampuan mikroorganisme menguraikannya, yaitu : 1. komponen minyak bumi yang mudah diuraikan oleh mikroorganisme 2. komponen yang sulit didegradasi oleh mikroorganisme. Komponen minyak bumi yang mudah didegradasi oleh bakteri merupakan komponen terbesar dalam minyak bumi atau mendominasi, yaitu alkana yang bersifat lebih mudah larut dalam air dan terdifusi ke dalam membran sel bakteri. Jumlah bakteri yang mendegradasi komponen ini relatif banyak karena substratnya yang melimpah di dalam minyak bumi. Isolat bakteri pendegradasi komponen minyak bumi ini biasanya merupakan pengoksidasi alkana normal. Komponen minyak bumi yang sulit didegradasi merupakan komponen yang jumlahnya lebih kecil dibanding komponen yang mudah didegradasi. Hal ini menyebabkan bekteri pendegradasi komponen ini berjumlah lebih sedikit dan tumbuh lebih lambat karena kalah bersaing dengan pendegradasi alkana yang memiliki substrat lebih banyak. Isolasi bakteri ini biasanya memanfaatkan komponen minyak bumi yang masih ada setelah pertumbuhan lengkap bakteri pendegradasi komponen minyak bumi yang mudah didegradasi.
2
2.1. Jenis Hidrokarbon yang Didegradasi Mikroba
2.1.1. Hidrokarbon Alifatik Mikroorganisme pedegradasi hidrokarbon rantai lurus dalam minyak bumi ini jumlahnya relatif kecil dibanding mikroba pendegradasi hidrokarbon aromatik. Di antaranya adalah Nocardia, Pseudomonas, Mycobacterium, khamir tertentu, dan jamur. Mikroorganisme ini menggunakan hidrokarbon tersebut untuk pertumbuhannya. Penggunaan hidrokarbon alifatik jenuh merupakan proses aerobik (menggunakan oksigen). Tanpa adanya O2, hidrokarbon ini tidak didegradasi oleh mikroba (sebagai pengecualian adalah bakteri pereduksi sulfat). Langkah pendegradasian hidrokarbon alifatik jenuh oleh mikroorganisme meliputi oksidasi molekuler (O 2) sebagai sumber reaktan dan penggabungan satu atom oksigen ke dalam hidrokarbon teroksidasi. 2.1.2. Hidrokarbon Aromatik Banyak senyawa ini digunakan sebagai donor elektron secara aerobik oleh mikroorganisme seperti bakteri dari genus P seudomonas. Metabolisme senyawa ini oleh bakteri diawali dengan pembentukan Protocatechuate atau catechol atau senyawa yang secara struktur berhubungan dengan senyawa ini. Kedua senyawa ini selanjutnya didegradasi menjadi senyawa yang dapat masuk ke dalam siklus Krebs (siklus asam sitrat), yaitu suksinat, asetil KoA, dan piruvat. Gambar 2 menunjukkan reaksi perubahan senyawa benzena menjadi catechol.
2.2 Faktor Pembatas Biodegradasi Kemampuan sel mikroorganisme untuk melanjutkan pertumbuhannya sampai minyak bumi didegradasi secara sempurna bergantung pada suplai oksigen yang mencukupi dan nitrogen sebagai sumber nutrien. Seorang ilmuwan bernama Dr. D. R. Boone menemukan bahwa nitrogen tetap merupakan nutrien yang paling penting untuk degradasi bahan bakar. Selain itu keaktifan mikroorganisme pendegradasi hidrokarbon juga dipengaruhi oleh kondisi lingkungan seperti temperatur dan pH. Kondisi lingkungan yang tidak sesuai menyebabkan mikroba ini tidak aktif bekerja mendegradasi minyak bumi. Sebagai contoh, penambahan nutrien anorganik seperti fosfor dan nitrogen untuk area tumpahan minyak meningkatkan kecepatan bioremediasi secara signifikan
3
3. Eksplorasi atau Pencarian Minyak BumiEksplorasi minyak bumi merupakan suatu kajian panjang yang melibatkan beberapa bidang kajian kebumian dan ilmu eksak. Untuk kajian dasar, riset dilakukan oleh para geologis, yaitu orang-orang yang menguasai ilmu kebumian. Mereka adalah orang yang bertanggung jawab atas pencarian hidrokarbon tersebut. Perlu diketahui bahwa minyak di dalam bumi bukan berupa wadah yang menyerupai danau, namun berada di dalam pori-pori batuan bercampur bersama air. Ilustrasinya seperti gambar di bawah ini : 3.1 Kajian Geologi Secara ilmu geologi, untuk menentukan suatu daerah mempunyai potensi akan minyak bumi, maka ada beberapa kondisi yang harus ada di daerah tersebut. Jika salah satu saja tidak ada maka daerah tersebut tidak potensial atau bahkan tidak mengandung hidrokarbon.
Kondisi itu adalah: Batuan Sumber (Source Rock) Yaitu batuan yang menjadi bahan baku pembentukan hidrokarbon. biasanya yang berperan sebagai batuan sumber ini adalah serpih. batuan ini kaya akan kandungan unsur atom karbon (C) yang didapat dari cangkang - cangkang fosil yang terendapkan di batuan itu. Karbon inilah yang akan menjadi unsur utama dalam rantai penyusun ikatan kimia hidrokarbon. Tekanan dan Temperatur Untuk mengubah fosil tersebut menjadi hidrokarbon, tekanan dan temperatur yang tinggi di perlukan. Tekanan dan temperatur ini akan mengubah ikatan kimia karbon yang ada dibatuan menjadi rantai hidrokarbon. Migrasi Hidrokarbon yang telah terbentuk dari proses di atas harus dapat berpindah ke tempat dimana hidrokarbon memiliki nilai ekonomis untuk diproduksi. Di batuan sumbernya sendiri dapat dikatakan tidak memungkinkan untuk di ekploitasi karena hidrokarbon di sana tidak terakumulasi dan tidak dapat mengalir. Sehingga tahapan ini sangat penting untuk menentukan kemungkinan eksploitasi hidrokarbon tersebut.
4
Reservoar ala a an yang e akan a a agi i ka n n k ek l ai ses ig asinya. ese v a ini iasanya a ala a asi an a an ka na ka ena ke a jenis a ini e iliki i yang cukup besa un uk te si pannya hi ka bon. Rese voa sangat penting ka ena pa a batuan inilah minyak bumi di produksi. Perang ap rap Sangat penting suatu reservoar di lindungi oleh batuan perangkap. tujuannya agar hidrokarbon yang ada di reservoar itu terakumulasi di tempat itu saja. Jika perangkap ini tidak ada maka hidrokarbon dapat mengalir ketempat lain yang berarti ke ekonomisannya akan berkurang atau tidak ekonomis sama sekali. Perangkap dalam hidrokarbon terbagi 2 yaitu perangkap struktur dan perangkap stratigrafi. Kajian geologi merupakan kajian regional jika secara regional tidak memungkinkan untuk mendapat hidrokarbon maka tidak ada gunanya untuk diteruskan. Jika semua kriteria di atas terpenuhi maka daerah tersebut kemungkinan mempunyai potensi minyak bumi atau pun gas bumi. Sedangkan untuk menentukan ekonomis atau tidaknya diperlukan kajian yang lebih lanjut yang berkaitan dengan sifat fisik batuan. aka penelitian dilanjutkan pada langkah berikutnya.
3.2 Kajian Geofisi a Setelah kajian secara regional dengan menggunakan metoda geologi dilakukan dan hasilnya mengindikasikan potensi hidrokarbon maka tahap selanjutnya adalah tahapan kajian geofisika. Pada tahapan ini metoda - metoda khusus digunakan untuk mendapatkan data yang lebih akurat guna memastikan keberadaan hidrokarbon dan kemungkinannya untuk dapat di ekploitasi. Data data yang dihasilkan dari pengukuran pengukuran merupakan cerminan kondisi dan sifat-sifat batuan di dalam bumi. Ini penting sekali untuk mengetahui apakan batuan tersebut memiliki sifat - sifat sebagai batuan sumber, reservoar, dan batuan perangkap atau hanya batuan yang tidak penting dalam artian etoda-metoda ini menggunakan prinsip -prinsip fisika yang hidrokarbon. digunakan sebagai aplikasi engineering.
5
etoda tersebut adalah: 1. Eksplorasi seis ik Ini adalah ekplorasi yang dilakukan sebelum pengeboran. kajiannya meliputi daerah yang luas. dari hasil kajian ini akan didapat gambaran lapisan batuan didalam bumi. 2. Data resistiviti Prinsip dasarnya adalah bahwa setiap batuan berpori akan di is oleh i embedakan fluida. Fluida ini bisa berupa air, minyak atau gas. kandungan fluida didalam batuan salah satunya denga menggunakan n sifat resistan yang ada pada fluida. Fluida air memiliki nilai resistan yang rendah dibandingkan dengan minyak, demikian pula nilai resistan minyak lebih rendah dari pada gas. dari data log kita hanya bisa membedakan resistan rendah dan resistan tinggi, bukan jenis fluida karena nilai resitan fluida berbeda beda dari tiap daerah. sebagai dasar analisa fluida perlu kita ambil sampel fluida didalam batuan daerah tersebut sebagai acuan kita dalam interpretasi jenis fluida dari data resistiviti yang kita miliki. 3. Data berat jenis Data ini diambil dengan menggunakan alat logging dengan bantuan bahan radioaktif yang memancarkan sinar gamma. Pantulan dari sinar ini akan menggambarkan berat jenis batuan. Dapat kita bandingkan bila pori batuan berisi air dengan batuan berisi hidrokarbon akan mempunyai berat jenis yang berbeda .
#
"
!
6
4. Komposisi Penyusun Minyak Bumi dan Gas AlamMinyak bumi dan gas alam adalah campuran kompleks hidrokarbon dan senyawa-senyawa organik lain. Komponen hidrokarbon adalah komponen yang paling banyak terkandung di dalam minyak bumi dan gas alam. Gas alam terdiri dari alkana suhu rendah, yaitu metana, etana, propana, dan butana. Selain alkana juga terdapat berbagai gas lain seperti karbondioksida (CO2) dan hidrogen sulfida (H2S), beberapa sumur gas juga mengandung helium. Sedangkan hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi terutama adalah alkana dan sikloalkana, senyawa lain yang terkandung didalam minyak bumi diantaranya adalah Sulfur, Oksigen, Nitrogen dan senyawa-senyawa yang mengandung konstituen logam terutama Nikel, Besi dan Tembaga. Komposisi minyak bumi sangat bervariasi dari satu sumur ke sumur lainnya dan dari daerah ke daerah lainnya. Perbandingan unsur-unsur yang terdapat dalam minyak bumi sangat bervariasi. Berdasarkan hasil analisa, diperoleh data sebagai berikut :y y y y y
Karbon Hidrogen Nitrogen Oksigen Sulfur
: 83,0-87,0 % : 10,0-14,0 % : 0,1-2,0 % : 0,05-1,5 % : 0,05-6,0 %
Struktur hidrokarbon yang ditemukan dalam minyak mentah: 1. Alkana (parafin) CnH2n + 2 , alkana ini memiliki rantai lurus dan bercabang, fraksi ini merupakan yang terbesar di dalam minyak mentah.
2. Sikloalkana (napten) CnH2n , Sikloalkana ada yang memiliki cincin 5 (lima) yaitu siklopentana ataupun cincin 6 (enam) yaitu sikloheksana.
siklopentana
sikloheksana
7
3. Aromatik
CnH2n -6
aromatik memiliki cincin 6 Aromatik hanya terdapat dalam jumlah kecil, tetapi sangat diperlukan dalam bensin karena : - Memiliki harga anti knock yang tinggi - Stabilitas penyimpanan yang baik - Dan kegunaannya yang lain sebagai bahan bakar (fuels) Proporsi dari ketiga tipe hidrokarbon sangat tergantung pada sumber dari minyak bumi. Pada umumnya alkana merupakan hidrokarbon yang terbanyak tetapi kadang-kadang (disebut sebagai crude napthenic) mengandung sikloalkana sebagai komponen yang terbesar, sedangkan aromatik selalu merupakan komponen yang paling sedikit. 4.1 Zat-Zat Pengotor yang sering terdapat dalam minyak bumi: 1. Senyawaan Sulfur Crude oil yang densitynya lebih tinggi mempunyai kandungan Sulfur yang lebih tinggu pula. Keberadaan Sulfur dalam minyak bumi sering banyak menimbulkan akibat, misalnya dalam gasoline dapat menyebabkan korosi (khususnya dalam keadaan dingin atau berair), karena terbentuknya asam yang dihasilkan dari oksida sulfur (sebagai hasil pembakaran gasoline) dan air.
2. Senyawaan Oksigen Kandungan total oksigen dalam minyak bumi adalah kurang dari 2 % dan menaik dengan naiknya titik didih fraksi. Kandungan oksigen bisa menaik apabila produk itu lama berhubungan dengan udara. Oksigen dalam minyak bumi berada dalam bentuk ikatan sebagai asam karboksilat, keton, ester, eter, anhidrida, senyawa monosiklo dan disiklo dan phenol. Sebagai asam karboksilat berupa asam Naphthenat (asam alisiklik) dan asam alifatik.
8
3. Senyawaan Nitrogen Umumnya kandungan nitrogen dalam minyak bumi sangat rendah, yaitu 0,1-0,9 %. 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. Nitrogen klas dasar yang mempunyai berat molekul yang relatif rendah dapat diekstrak dengan asam mineral encer, sedangkan yang mempunyai berat molekul yang tinggi tidak dapat diekstrak dengan asam mineral encer.
4. Konstituen Metalik 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.
9
5. Kilang Min ak Bu if n y) adalah pabrik/fasilitas industri yang Kilang inyak Bumi (o mengolah minyak mentah menjadi produk petroleum yang bisa langsung digunakan maupun produk-produk lain yang menjadi bahan baku bagi industri petrokimia. Produk-produk utama yang dihasilkan dari kilang minyak antara lain: minyak bensin (gaso n ), minyak disel, minyak tanah (k os n ). Kilang minyak merupakan fasilitas industri yang sangat kompleks dengan berbagai jenis peralatan proses dan fasilitas pendukun gnya. Selain itu, pembangunannya juga membutuhkan biaya yang sangatbesar
inyak mentah (petroleum) adalah campuran yang kompleks, terutama terdiri dari hidrokarbon bersama-sama dengan sejumlah kecil komponen yang mengandung sulfur, oksigen dan nitrogen dan sangat sedikit komponen yang mengandung logam. hidrokarbon sangat tergantung pada sumber dari minyak bumi. Pada umumnya alkana merupakan hidrokarbon yang terbanyak tetapikadang-kadang (disebut sebagai crude napthenic) mengandung sikloalkana sebagai komponen yang terbesar, sedangkan aromatik selalu merupakan komponen yangpaling sedikit. Pengilangan/penyulingan (refining) adalah proses perubahan minyak mentah menjadi produk yang dapat dijual (marketeble product) melalui kombinasi proses fisika dan kimia. Produk yang dihasilkan dari proses pengilangan/penyulingan tersebut antara lain:
( ( '(
'( % (' &%
( %&
$
$
10
1. Light destilates adalah komponen dengan berat molekul terkecil. a. Gasoline (Amerika Serikat) atau motor spirit (Inggris) atau bensin (Indonesia) memiliki titik didih terendah dan merupakan produk kunci dalam penyulingan yang digunakan sebagai bahan pembakar motor ( 45 dari minyak mentah diproses untuk menghasilkan gasoline)
b. Naphta adalah material yang memiliki titik didih antara gasolin dan kerosin. Beberapa naphta digunakan sebagai : - Pelarut d y clean ng (pencuci) - Pelarut karet - Bahan awal etilen - Dalam kemileteran digunakan sebagai bahan bakar jet dikenanl sebagai jP-4 c. Kerosin memiliki titik didih tertinggi dan biasanya digunakan sebagai : - inyak tanah - Bahan bakar jet untuk air plane 2. Intermediate destilates merupakan minyak gas atau bahan bakar diesel yang penggunaannya sebagai bahan bakar transportasi truktruk berat, kereta api, kapal kecil komersial, peralatan pertanian dan lain-lain. 3. Heavy destilates merupakan komponen dengan berat molekul tinggi. Fraksi ini biasanya dirubah menjadi minyak pelumas (lub cant o ls), minyak dengan berat jenis tinggi dari bahan bakar, lilin dan stock cracking.
)
4
43
1
0
2
11
6. Proses Pengolahan Minyak Bumi
Minyak bumi (Crude Oil) dan gas alam merupakan senyawa hidrokarbon. Rantai karbon yang menyusun minyak bumi dan gas alam memiliki jenis yang beragam dan tentunya dengan sifat dan karakteristik masing-masing. Sifat dan karakteristik dasar minyak bumi inilah yang menentukan perlakuan selanjutnya bagi minyak bumi itu sendiri pada pengolahannya. Hal ini juga akan mempengaruhi produk yang dihasilkan dari pengolahan minyak tersebut. Berdasarkan model OWEM (OPEC World Energy Model), permintaan minyak dunia pada periode jangka menengah (2002-2010) diperkirakan meningkat sebesar 12 juta barel per hari (bph) menjadi 89 juta bph atau tumbuh rata -rata 1,8% per tahun. Sedangkan pada periode berikutnya (2010-2020), permintaan naik menjadi 106 juta bph dengan pertumbuhan sebesar 17 juta bph.
Sumber data: http://dtwh2.esdm.go.id/dw2007/12
6.1 Proses Pembentukan Minyak Bumi Dewasa ini terdapat dua teori utama yang berkembang mengenai asal usul terjadinya minyak bumi, antara lain : 1. Teori Anorganik (Abiogenesis) Barthelot (1866) mengemukakan bahwa di dalam minyak bumi terdapat logam alkali, yang dalam keadaan bebas dengan temperatur tinggi akan bersentuhan dengan CO2 membentuk asitilena. Kemudian Mandeleyev (1877) mengemukakan bahwa minyak bumi terbentuk akibat adanya pengaruh kerja uap pada karbida-karbida logam dalam bumi. Yang lebih ekstrim lagi adalah pernyataan beberapa ahli yang mengemukakan bahwa minyak bumi mulai terbentuk sejak zaman prasejarah, jauh sebelum bumi terbentuk dan bersamaan dengan proses terbentuknya bumi. Pernyataan tersebut berdasarkan fakta ditemukannya material hidrokarbon dalam beberapa batuan meteor dan di atmosfir beberapa planet lain. Secara umum dinyatakan seperti dibawah ini: Berdasarkan teori anorganik, pembentukan minyak bumi didasarkan pada proses kimia, yaitu : a. Teori alkalisasi panas dengan CO2 (Berthelot) Reaksi yang terjadi: alkali metal + CO2 karbida + H2O C2H2 C6H6 karbida ocetylena komponen-komponen lain
Dengan kata lain bahwa didalam minyak bumi terdapat logam alkali dalam keadaan bebas dan bersuhu tinggi. Bila CO2 dari udara bersentuhan dengan alkali panas tadi maka akan terbentuk ocetylena. Ocetylena akan berubah menjadi benzena karena suhu tinggi. Kelemahan logam ini adalah logam alkali tidak terdapat bebas di kerak bumi. b. Teori karbida panas dengan air (Mendeleyef) Asumsi yang dipakai adalah ada karbida besi di dalam kerak bumi yang kemudian bersentuhan dengan air membentuk hidrokarbon, kelemahannya tidak cukup banyak karbida di alam.
13
2. Teori Organik (Biogenesis) Berdasarkan teori Biogenesis, minyak bumi terbentuk karena adanya kebocoran kecil yang permanen dalam siklus karbon. Siklus karbon ini terjadi antara atmosfir dengan permukaan bumi, yang digambarkan dengan dua panah dengan arah yang berlawanan, dimana karbon diangkut dalam bentuk karbon dioksida (CO2). Pada arah pertama, karbon dioksida di atmosfir berasimilasi, artinya CO2 diekstrak dari atmosfir oleh organisme fotosintetik darat dan laut. Pada arah yang kedua CO2 dibebaskan kembali ke atmosfir melalui respirasi makhluk hidup (tumbuhan, hewan dan mikroorganisme). P.G. Mackuire yang pertama kali mengemukakan pendapatnya bahwa minyak bumi berasal dari tumbuhan. Beberapa argumentasi telah dikemukakan untuk membuktikan bahwa minyak bumi berasal dari zat organik yaitu:
- Minyak bumi memiliki sifat dapat memutar bidang polarisasi, ini disebabkan oleh adanya kolesterol atau zat lemak yang terdapat dalam darah, sedangkan zat organik tidak terdapat dalam darah dan tidak dapat memutar bidang polarisasi.
- Minyak bumi mengandung porfirin atau zat kompleks yang terdiri dari hidrokarbon dengan unsur vanadium, nikel, dsb.
- Susunan hidrokarbon yang terdiri dari atom C dan H sangat mirip dengan zat organik, yang terdiri dari C, H dan O. Walaupun zat organik menggandung oksigen dan nitrogen cukup besar.
14
Hidrokarbon terdapat di dalam lapisan sedimen dan merupakan bagian integral sedimentasi. - Secara praktis lapisan minyak bumi terdapat dalam kambium sampai pleistosan. - Minyak bumi mengandung klorofil seperti tumbuhan.
Proses pembentukan minyak bumi terdiri dari tiga tingka t, yaitu: 1. Pembentukan sendiri, terdiri dari: - pengumpulan zat organik dalam sedimen - pengawetan zat organik dalam sedimen - transformasi zat organik menjadi minyak bumi. 2. Migrasi minyak bumi yang terbentuk dan tersebar di dalam lapisansedimen terperangkap. 3. Akumulasi tetes minyak yang tersebar dalam lapisan sedimen hingga berkumpil menjadi akumulasi komersial.
15
Ada beberapa hal yang mempengaruhiperistiwa diatas, diantaranya: 1. Degradasi thermal Akibat sedimen terkena penimbunan dan pembanaman maka akan timbul perubahan tekanan dan suhu. Perubahan suhu adalah faktor yang sangat penting.
2. Reaksi katalis Adanya katalis dapat mempercepat proses kimia.
3. Radioaktivasi Pengaruh pembombanderan asam lemak oleh partikel alpha dapat membentuk hidrokarbon paraffin. Ini menunjukan pengaruh radioaktif terhadap zat organik.
4. Aktifitas bakteri. Bakteri mempunyai potensi besar dal m proses pembentukan a hidrokarbon minyak bumi dan memegang peranan dari sejak matinya senyawa organik sampai pada waktu diagnosa, serta menyiapkan kondisi yang memungkinkan terbentuknya minyak bumi. 5. Zat organik sebagai bahan sumber Jenis zat oragink yang dijadikan sumber minyak bumi menurut para ahli dap[at disimpulkan bahwa jenis zat organik yang merupakan zat pembentuk utama minyak bumi adalah lipidzat organik dapat terbentuk dalamkehidupan laut ataupun darat dan dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu: yang berasal dari nabati dan hewani.
16
6.2 Proses Pengolahan Minyak Bumi Minyak bumi biasanya berada 3-4 km di bawah permukaan laut. Minyak bumi diperoleh dengan membuat sumur bor. Minyak mentah yang diperoleh ditampung dalam kapal tanker atau dialirkan melalui pipa ke stasiun tangki atau ke kilang minyak. Minyak mentah (cude oil) berbentuk cairan kental hitam dan berbau kurang sedap. Minyak mentah belum dapat digunakan sebagai bahan bakar maupun untuk keperluan lainnya, tetapi harus diolah terlebih dahulu. Minyak mentah mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon dengan jumlah atom C-1 sampai 50. Titik didih hidrokarbon meningkat seiring bertambahnya jumlah atom C yang berada di dalam molekulnya. Oleh karena itu, pengolahan minyak bumi dilakukan melalui destilasi bertingkat, dimana minyak mentah dipisahkan ke dalam kelompok-kelompok (fraksi) dengan titik didih yang mirip. Secara umum Proses Pengolahan Minyak Bumi digambarkan sebagai berikut:
17
Pada pemrosesan minyak bumi melibatkan 2 proses utama, yaitu : 1. Proses pemisahan (separation processes) 2. Proses konversi (convertion processes) Proses pengilangan (refines) pertama-tama adalah mengubah komponen minyak menjadi fraksi-fraksi yang laku dijual berupa beberapa tipe dari destilasi. Beberapa perlakuan kimia dan pemanasan dilakukan untuk memperbaiki kualitas dari produk minyak mentah yang diperoleh. Misalnya pada tahun 1912 permintaan gasolin melebihi supply dan untuk memenuhi permintaan tersebut maka digunakan proses "pemanasan" dan "tekanan" yang tinggi untuk mengubah fraksi yang tidak diharapkan. Molekul besar menjadi yang lebih kecil dalam range titik didih gasolin, proses ini disebut cracking. a. Proses Pemisahan (Separation Processes) Unit operasi yang digunakan dalam penyulingan minyak biasanya sederhana tetapi yang kompleks adalah interkoneksi dan interaksinya. Proses pemisahan tersebut adalah :
1. DESTILASI Distilasi pertama kali ditemukan oleh kimiawan Yunani sekitar abad pertama masehi yang akhirnya perkembangannya dipicu terutama oleh tingginya permintaan akan spritus. Hypathia dari Alexandria dipercaya telah menemukan rangkaian alat untuk distilasi dan Zosimus dari Alexandria-lah yang telah berhasil menggambarkan secara akurat tentang proses distilasi pada sekitar abad ke-4 Bentuk modern distilasi pertama kali ditemukan oleh ahli-ahli kimia Islam pada masa kekhalifahan Abbasiah, terutama oleh Al-Razi pada pemisahan alkohol menjadi senyawa yang relatif murni melalui alat alembik, bahkan desain ini menjadi semacam inspirasi yang memungkinkan rancangan distilasi skala mikro, The Hickman Stillhead dapat terwujud. Tulisan oleh Jabir Ibnu Hayyan (721-815) yang lebih dikenal dengan Ibnu Jabir menyebutkan tentang uap anggur yang dapat terbakar, ia juga telah menemukan banyak peralatan dan proses kimia yang bahkan masih banyak dipakai sampai saat kini. Kemudian teknik penyulingan diuraikan dengan jelas oleh Al-Kindi (801-873).
18
Destilasi adalah pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi berdasarkan perbedaan titik didihnya. Dalam hal ini adalah destilasi fraksinasi. Mula-mula minyak mentah dipanaskan dalam aliran pipa dalam furnace (tanur) sampai dengan suhu 370C. Minyak mentah yang sudah dipanaskan tersebut kemudian masuk kedalam kolom fraksinasi pada bagian fla h chamber (biasanya berada pada sepertiga bagian bawah kolom fraksinasi). Untuk menjaga suhu dan tekanan dalam kolom maka dibantu pemanasan dengan eam (uap air panas dan bertekanan tinggi). Minyak mentah yang menguap pada proses destilasi ini naik ke bagian atas kolom dan selanjutnya terkondensasi pada suhu yang berbeda-beda. 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. Makin ke atas, suhu yang terdapat dalam kolom fraksionasi tersebut makin rendah, sehingga setiap kali komponen dengan titik didih lebih tinggi akan terpisah, sedangkan komponen yang titik didihnya lebih rendah naik ke bagian yang lebih atas lagi. Demikian selanjutnya sehingga komponen yang mencapai puncak adalah komponen yang pada suhu kamar berupa gas. Komponen yang berupa gas ini disebut gas petroleum, kemudian dicairkan dan disebut LPG (Liquified Petroleum Gas). Fraksi minyak mentah yang tidak menguap menjadi residu. Residu minyak bumi meliputi parafin, lilin, dan aspal. Residu -residu ini memiliki rantai karbon sejumlah lebih dari 20. Fraksi minyak bumi yang dihasilkan berdasarkan rentang titik didihnya antara lain sebagai berikut : 1. Gas Rentang rantai karbon : C1 sampai C5 Trayek didih : 0 sampai 50C 2. Gasolin (Bensin) Rentang rantai karbon : C6 sampai C11 Trayek didih : 50 sampai 85C 3. Kerosin (Minyak Tanah) Rentang rantai karbon : C12 sampai C20 Trayek didih : 85 sampai 105C 4. Solar Rentang rantai karbon : C21 sampai C30 Trayek didih : 105 sampai 135C19
65
5
5. Minyak Berat Rentang ranai karbon : C31 sampai C40 Trayek didih : 135 sampai 300C 6. Residu Rentang rantai karbon : di atas C40 Trayek didih : di atas 300C Fraksi-fraksi minyak bumi dari proses destilasi bertingkat belum memiliki kualitas yang sesuai dengan kebutuhan masyarakat, sehingga perlu pengolahan lebih lanjut yang meliputi proses cracking, reforming, polimerisasi, treating, dan blending. 2. Absorpsi Umumnya digunakan untuk memisahkan zat yang bertitik didih tinggi dengan gas. Minyak gas digunakan untuk menyerap gasolin alami dari gas-gas basah. Gas-gas dikeluarkan dari tank penyimpanan gas sebagai hasil dari pemanasan matahari yang kemudian diserap ulang oleh tanaman. Steam stripping pada umumnya digunakan untuk mengabsorpsi hidrokarbon fraksi ringan dan memperbaiki kapasitas absorpsi minyak gas. Proses ini dilakukan terutama dalam hal-hal sebagai berikut: - Untuk mendapatkan fraksi-fraksi gasolin alami yang dapat dicampurkan pada bensin. - Untuk pemisahan gas-gas rekahan dalam suatu fraksi yang sangat ringan (misalnya fraksi yang terdiri dari zat hidrogen, metana, etana) dan fraksi yang lebih berat yaitu yang mempunyai komponen-komponen yang lebih tinggi. - Untuk menghasilkan bensin-bensin yang dapat dipakai dari berbagai gas ampas dari suatu instalasi penghalus. 3. Adsorpsi Proses adsorpsi digunakan untuk memperoleh material berat dari gas. Pemakaian terpenting proses adsorpsi pada perindustrian minyak adalah : - Untuk mendapatkan bagian-bagian berisi bensin (natural gasoline) dari gas -gas bumi, dalam hal ini digunakan arang aktif. - Untuk menghilangkan bagian-bagian yang memberikan warna dan hal-hal lain yang tidak dikehendaki dari minyak, digunakan tanah liat untuk menghilangkan warna dan bauxiet (biji oksida-aluminium)
20
4. Filtrasi Digunakan untuk memindahkan endapan lilin dari lilin yang mengandung destilat. Filtrasi dengan tanah liat digunakan untuk decolorisasi fraksi. 5. Kristalisasi Sebelum di filtrasi lilin harus dikristalisasi untuk menyesuaikan ukuran kristal dengan cooling dan stirring. Lilin yang tidak diinginkan dipindahkan dan menjadi lilin mikrokristalin yang diperdagangkan. 6. Ekstraksi Pengerjaan ini didasarkan pada pembagian dari suatu bahan tertentu dalam dua bagian yang mempunyai sifat dapat larut yang berbeda.
b. Proses Konversi (conversion processes) Hampir 70% dari minyak mentah di proses secara konversi di USA, mekanisme yang terjadi berupa pembentukan "ion karbonium" dan "radikal bebas". 1. CRACKING Cracking adalah penguraian molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang besar menjadi molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang kecil. Contoh cracking ini adalah pengolahan minyak solar atau minyak tanah menjadi bensin. Proses ini terutama ditujukan untuk memperbaiki kualitas dan perolehan fraksi gasolin (bensin). Kualitas gasolin sangat ditentukan oleh sifat anti knock (ketukan) yang dinyatakan dalam bilangan oktan. Bilangan oktan 100 diberikan pada isooktan (2,2,4-trimetil pentana) yang mempunyai sifat anti knocking yang istimewa, dan bilangan oktan 0 diberikan pada n-heptana yang mempunyai sifat anti knock yang buruk. Gasolin yang diuji akan dibandingkan dengan campuran isooktana dan n-heptana. Bilangan oktan dipengaruhi oleh beberapa struktur molekul hidrokarbon. Terdapat 3 cara proses cracking, yaitu : a. Cara panas (t ermal cracking) , yaitu dengan penggunaan suhu tinggi dan tekanan yang rendah. Contoh reaksi-reaksi pada proses cracking adalah sebagai berikut :
7
21
Proses ini merupakan proses pemecahan molekul-molekul besar dari zat hidrokarbon yang dilakukan pada suhu tinggi yang bekerja pada bahan awal selama waktu tertentu. Pada pelaksanaannya tidak mungkin mengatur produk yang dihasilkan pada suatu proses crackingi, biasanya selain menghasilkan bensin (gasoline) juga mengandung molekul-molekul yang lebih kecil (gas) dan molekul-molekul yang lebih besar (memiliki titik didih yang lebih tinggi dari bensin). Proses cracking dilakukan untuk menghasilkan fraksi-fraksi bensin yang berat yaitu yang mempunyai bilangan oktan yang buruk karena umunya bilangan oktan itu meningkat jika titik didihnya turun. Maka pada cracking bensin berat akan diperoleh suatu perbaikan dalam kualitas bahan pembakarnya yang disebabkan oleh 2 hal, yaitu: - Penurunan titik didih rata-rata - Terbentuknya alken Oleh karena itu bilangan oktan dapat meningkat dengan sangat tinggi, misalnya dari 45-50 hingga 75-80. b. Cara katalis (catalytic cracking), yaitu dengan penggunaan katalis. Katalis yang digunakan biasanya SiO2 atau Al2O3 bauksit. Reaksi dari perengkahan katalitik melalui mekanisme perengkahan ion karbonium. Mulamula katalis karena bersifat asam menambahkna proton ke molekul olevin atau menarik ion hidrida dari alkana sehingga menyebabkan terbentuknya ion karbonium :
Dengan adanya katalisator maka reaksi cracking dapat terjadi pada suhu yang lebih rendah. Keuntungan dari proses thermis-katalisator adalah: - Perbandingan antara bensin terhadap gas adalah sangat baik karena disebabkan oleh pendeknya waktu cracking pada suhu yang lebih rendah. - Bensin yang dihasilkan menunjukkan angka oktan yang lebih baik. Dengan adanya katalisator dapat terjadi proses isomerisasi, dimana alkenaalkena dengan rantai luru dirubah menjadi hidrokarbon bercabang, selanjtnya terjadi aromatik-aromatik dalam fraksi bensin yang lebih tinggi yang juga dapat mempengaruhi bilangan oktan.
22
c. Hidrocracking Hidrocracking merupakan kombinasi antara perengkahan dan hidrogenasi untuk menghasilkan senyawa yang jenuh. Reaksi tersebut dilakukan pada tekanan tinggi. Keuntungan lain dari Hidrocracking ini adalah bahwa belerang yang terkandung dalam minyak diubah menjadi hidrogen sulfida yang kemudian dipisahkan.
2. Polimerisasi Polimerisasi adalah proses penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar. Reaksi umumnya adalah sebagai berikut : M CnH2n Cm+nH2(m+n)
Contoh polimerisasi yaitu penggabungan senyawa isobutena dengan senyawa isobutana menghasilkan bensin berkualitas tinggi, yaitu isooktana.
Proses polimerisasi merubah produk samping gas hirokarbon yang dihasilkan pada cracking menjadi hidrokarbok liquid yang bisa digunakan sebagai: - Bahan bakar motor dan penerbangan yang memiliki bilangan oktan yang tinggi. - Bahan baku petrokimia. Bahan dasar utama dalam proses polimerisasi adalah olefin (hidrokarbon tidak jenuh) yang diperoleh dari cracking still. Contohnya: Propilen, n-butilen, isobutilen.
23
3. Alkilasi Alkilasi merupakan penambahan jumlah atom dalam molekul menjadi molekul yang lebih panjang dan bercabang. Dalam proses ini menggunakan katalis asam kuat seperti H2SO4, HCl, AlCl3 (suatu asam kuat Lewis). Reaksi secara umum adalah sebagai berikut: RH + CH2=CR R R-CH2-CHR R
Proses alkilasi merupakan proses penggabungan olefin dari aromat atau hidrokarbon parafin. Proses alkilasi adalah eksotermik dan pada dasarnya sama dengan polimerisasi, hanya berbeda pada bagian-bagian dari charging stock need be unsaturated. Sebagai hasilnya adalah produk alkilat yang tidak mengandung olefin dan memiliki bilangan oktan yang tinggi. Metode ini didasarkan pada reaktifitas dari karbon tersier dari isobutan dengan olefin, seperti propi len, butilen dan amilen.
Blending Proses blending adalah penambahan bahan-bahan aditif kedalam fraksi minyak bumi dalam rangka untuk meningkatkan kualitas produk tersebut. Bensin yang memiliki berbagai persyaratan kualitas merupakan contoh hasil minyak bumi yang paling banyak digunakan di barbagai negara dengan berbagai variasi cuaca. Untuk memenuhi kualitas bensin yang baik, terdapat sekitar 22 bahan pencampur yang dapat ditambanhkan pada proses pengolahannya. Diantara bahan-bahan pencampur yang terkenal adalah tetra ethyl lead (TEL). TEL berfungsi menaikkan bilangan oktan bensin. Demikian pula halnya dengan pelumas, agar diperoleh kualitas yang baik maka pada proses pengolahan diperlukan penambahan zat aditif. Penambahan TEL dapat meningkatkan bilangan oktan, tetapi dapat menimbulkan pencemaran udara.
4. Hidrogenasi Proses ini adalah penambahan hidrogen pada olefin. Katalis hidrogen adalah logam yang dipilih tergantung pada senyawa yang akan di reduksi dan pada kondisi hidrogenasi, misalnya Pt, Pd, Ni, dan Cu. Disamping untuk menjenuhkan ikatan ganda, hidrogenasi dapat digunakan untuk mengeliminasi elemen-elemen lain dari molekul, elemen ini termasuk oksigen, nitrogen, halogen dan sulfur.
24
5. Hydrocracking Proses h drocracking merupakan penambahan hidrogen pada proses cracking. 6. Isomerisasi Proses isomerisasi merubah struktur dari atom dalam molekul tanpa adanya perubahan nomor atom. Proses ini menjadi penting karena dapat menghasilkan iso-butana yang dibutuhkan untuk membuat alkilat sebagai dasar gasoline penerbangan. 7. Reforming atau Aromatisasi Reforming merupakan proses konversi dari naptha untuk memperoleh produk yang memiliki bilangan oktan yang tinggi, dalam proses ini biasanya menggunakan katalis rhenium, platinum dan chromium.
8
25
7. Produk Pengolahan Minyak Bumi dan ManfaatnyaKeberadaan minyak bumi dan berbagai macam produk olahannya memiliki manfaat yang sangat penting dalam kehidupan kita sehari-hari, sebagai contoh penggunaan minyak tanah, gas, dan bensin. Tanpa ketiga produk hasil olahan minyak bumi tersebut mungkin kegiatan pendidikan, perekonomian, pertanian, dan aspek-aspek lainnya tidak akan dapat berjalan lancar. Dibawah ini adalah beberapa produk hasil olahan minyak bumi beserta pemanfaatannya:
26
1. Bahan bakar gas Bahan bakar gas terdiri dari : LNG (Liquified Natural G as) dan LPG (Liquified Petroleum Gas) Bahan bakar gas biasa digunakan untuk keperluan rumah tangga dan indusri. Elpiji, dari pelafalan singkatan bahasa Inggris; LPG (liquified pe roleum ga , harafiah: "gas minyak bumi yang dicairkan"), adalah campuran dari berbagai unsur hidrokarbon yang berasal dari gas alam. Dengan menambah tekanan dan menurunkan suhunya, gas berubah menjadi cair. Komponennya didominasi propana (C3H8) dan butana (C 4H10). Elpiji juga mengandung hidrokarbon ringan lain dalam jumlah kecil, misalnya etana (C2H6) dan pentana (C5H12). Dalam kondisi atmosfer, elpiji akan berbentuk gas. Volume elpiji dalam bentuk cair lebih kecil dibandingkan dalam bentuk gas untuk berat yang sama. Karena itu elpiji dipasarkan dalam bentuk cair dalam tabung-tabung logam bertekanan. Untuk memungkinkan terjadinya ekspansi panas ( hermal expan ion) dari cairan yang dikandungnya, tabung elpiji tidak diisi secara penuh, hanya sekitar 80-85% dari kapasitasnya. Rasio antara volume gas bila menguap dengan gas dalam keadaan cair bervariasi tergantung komposisi, tekanan dan temperatur, tetapi biasaya sekitar 250:1. Tekanan di mana elpiji berbentuk cair, dinamakan tekanan uap-nya, juga bervariasi tergantung komposisi dan temperatur; sebagai contoh, dibutuhkan tekanan sekitar 220 kPa (2.2 bar) bagi butana murni pada 20 C (68 F) agar mencair, dan sekitar 2.2 MPa (22 bar) bagi propana murni pada 55 C (131 F). Menurut spesifikasinya, elpiji dibagi menjadi tiga jenis yaitu elpiji campuran, elpiji propana dan elpiji butana. Spesifikasi masing -masing elpiji tercantum dalam keputusan Direktur Jendral Minyak dan Gas Bumi Nomor: 25K/36/DDJM/1990. Elpiji yang dipasarkan Pertamina adalah elpiji campuran. Sifat elpiji terutama adalah sebagai berikut: Cairan dan gasnya sangat mudah terbakar Gas tidak beracun, tidak berwarna dan biasanya berbau menyengat Gas dikirimkan sebagai cairan yang bertekanan di dalam tangki atau silinder. Cairan dapat menguap jika dilepas dan menyebar dengan cepat. Gas ini lebih berat dibanding udara sehingga akan banyak menempati daerah yang rendah.
9 9
@
@
27
Penggunaan Elpiji di Indonesia terutama adalah sebagai bahan bakar alat dapur (terutama kompor gas). Selain sebagai bahan bakar alat dapur, Elpiji juga cukup banyak digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor (walaupun mesin kendaraannya harus dimodifikasi terlebih dahulu). Bahaya elpiji, Salah satu risiko penggunaan elpiji adalah terjadinya kebocoran pada tabung atau instalasi gas sehingga bila terkena api dapat menyebabkan kebakaran. Pada awalnya, gas elpiji tidak berbau, tapi bila demikian akan sulit dideteksi apabila terjadi kebocoran pada tabung gas. Menyadari itu Pertamina menambahkan gas mercaptan, yang baunya khas dan menusuk hidung. Langkah itu sangat berguna untuk mendeteksi bila terjadi kebocoran tabung gas. Tekanan elpiji cukup besar (tekanan uap sekitar 120 psig), sehingga kebocoran elpiji akan membentuk gas secara cepat dan merubah volumenya menjadi lebih besar. 2. Gasolin (bensin), biasa digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor Petrol (biasa disebut gasoline di Amerika Serikat dan Kanada; di Indonesia biasa disebut bensin) adalah cairan campuran yang berasal dari minyak bumi dan sebagian besar tersusun dari hidrokarbon serta digunakan sebagai bahan bakar dalam mesin pembakaran dalam. Istilah gasoline banyak digunakan dalam industri minyak, bahkan dalam perusahaan bukan Amerika. Kadangkala istilah moga (kependekan dari mo or ga oline, digunakan mobil) digunakan untuk membedakannya dengan avgas, gasoline yang digunakan oleh pesawat terbang ringan. Orang Amerika menggunakan 1,36 milyar liter bensin setiap hari. Karena merupakan campuran berbagai bahan, daya bakar bensin berbeda-beda menurut komposisinya. Ukuran daya bakar ini dapat dilihat dari bilangan oktan setiap campuran. Di Indonesia, bensin diperdagangkan dalam dua kelo mpok besar: campuran standar, disebut premium, dan bensin super. Bilangan oktan adalah angka yang menunjukkan seberapa besar tekanan yang bisa diberikan sebelum bensin terbakar secara spontan. Di dalam mesin, campuran udara dan bensin (dalam bentuk gas) ditekan oleh piston sampai dengan volume yang sangat kecil dan kemudian dibakar oleh percikan api yang dihasilkan busi. Karena besarnya tekanan ini, campuran udara dan bensin juga bisa terbakar secara spontan sebelum percikan api dari busi keluar. Jika campuran gas ini terbakar karena tekanan yang tinggi (dan bukan karena percikan api dari busi), maka akan terjadi knocking atau ketukan di dalam mesin. Knocking ini akan menyebabkan mesin cepat rusak, sehingga sebisa mungkin harus kita hindari.
A
B
A
28
Nama oktan berasal dari oktana (C8), karena dari seluruh molekul penyusun bensin, oktana yang memiliki sifat kompresi paling bagus. Oktana dapat dikompres sampai volume kecil tanpa mengalami pembakaran spontan, tidak seperti yang terjadi pada heptana, misalnya, yang dapat terbakar spontan meskipun baru ditekan sedikit. Bensin dengan bilangan oktan 87, berarti bensin tersebut terdiri dari 87% oktana dan 13% heptana (atau campuran molekul lainnya). Bensin ini akan terbakar secara spontan pada angka tingkat kompresi tertentu yang diberikan, sehingga hanya diperuntukkan untuk mesin kendaraan yang memiliki ratio kompresi yang tidak melebihi angka tersebut. Umumnya skala oktan di dunia adalah Re earch Octane Number (RON). RON ditentukan dengan mengisi bahan bakar ke dalam mesin uji dengan rasio kompresi variabel dengan kondisi yang teratur. Beberapa angka oktan untuk bahan bakar: 87 88 91 94 95 Bensin standar di Amerika Serikat Bensin tanpa timbal Premium Bensin standar di Eropa, Pertamax Premix-TT PertamaxPlus
Angka oktan bisa ditingkatkan dengan menambahkan zat aditif bensin. Menambahkan tetraeth l lead (TEL, Pb(C 2H5)4) pada bensin akan meningkatkan bilangan oktan bensin tersebut, sehingga bensin "murah" dapat digunakan dan aman untuk mesin dengan menambahkan timbal ini. Untuk mengubah Pb dari bentuk padat menjadi gas pada bensin yang mengandung TEL dibutuhkan etilen bromida (C 2H5Br). Celakanya, lapisan tipis timbal terbentuk pada atmosfer dan membahayakan makhluk hidup, termasuk manusia. Di negara-negara maju, timbal sudah dilarang untuk dipakai sebagai bahan campuran bensin. Zat tambahan lainnya yang sering dicampurkan ke dalam bensin adalah MTBE (meth l tertiar butyl ether, C5H11O), yang berasal dan dibuat dari etanol. MTBE murni berbilangan setara oktan 118. Selain dapat meningkatkan bilangan oktan, MTBE juga dapat menambahkan oksigen pada campuran gas di dalam mesin, sehingga akan mengurangi pembakaran tidak sempurna bensin yang menghasilkan gas CO. Belakangan diketahui bahwa MTBE ini juga berbahaya bagi lingkungan karena mempunyai sifat karsinogenik dan mudah bercampur dengan air, sehingga jika terjadi kebocoran pada tempat-tempat penampungan bensin (misalnya di pompa bensin) MTBE masuk ke air tanah bisa mencemari sumur dan sumber-sumber air minum lainnya.
C
D
D
D
29
Etanol yang berbilangan oktan 123 juga digunakan sebagai campuran. Etanol lebih unggul dari TEL dan MTBE karena tidak mencemari udara dengan timbal. Selain itu, etanol mudah diperoleh dar i fermentasi tumbuh-tumbuhan sehingga bahan baku untuk pembuatannya cukup melimpah. Etanol semakin sering dipergunakan sebagai komponen bahan bakar setelah harga minyak bumi semakin meningkat.
Bensin biasanya digunakan sebagai : 1. Bahan bakar motor Sebagai bahan bakar motor ada beberapa sifat yang diperhatikan untuk menentukan baik atau tidaknya bensin tersebut. Keadaan terbang (titik embun) Gangguan yang disebabkan oleh adanya gelembung-gelembung gas didalam karburator dari sebuah motor yang disebabkan oleh adanya kadar yang terlalu tinggi dari fraksi-fraksi yang sangat ringan dalam bensin. Hal ini terutama disebabkan oleh terlalu banyaknya propana dan butana yang berasal dari bensin. Gelembung-gelembung gas yang terdapat dalam keadaan tertentu dapat menutup lubang-lubang perecik yang sempit dan pengisian bensin akan terhenti. Kecendrungan mengetok (knocking) Ketika rasio tekanan dari motor relatif tinggi, pembakaran bisa menyebabkan peletusan (peledakan) didalam sijinder, sehingga : - Timbulnya kebisingan knock - Kekuatan berkurang - Menyebabkan kerusakan mesin Titik beku Jika dalam bensin terdapat prosentasi yang tinggi dari aromatik-aromatik tertentu maka pada waktu pendinginan, aromatik itu akan mengkristal dari mengakibatkan tertutupnya lubang-lubang alai penyemprotan dalam karburator. Titik beku ini terutama dipengaruhi oleh benzen (titik beku benzen murni 5C). Kadar belerang Kerugian yang disebabkan bila kadar belerang terlalu tinggi, adalah : - Memberikan bau yang tidak enak dari gas-gas yang dihasilkan. - Mengakibatkan korosi dari bagian-bagian logam, seperti rusaknya silindersilinder yang disebabkan oleh asam yang mengembun pada didnding silinder. - Mempunyai pengaruh yang tidak baik terhadap bilangan oktan.
30
2. Bahan Ekstraksi, Pelarut dan Pembersih Sebelum digunakan sebaagi pengekstraksi bensin di fraksinasi dengan destilasi bertingkat menjadi fraksi yang lebih kecil. Bensin biasanya digunakan untuk mengekstraksi berbagai bahan, seperti minyak kedelai, minyak kacang tanah, minyak kelapa dan bahan-bahan alam lain. Sebagai bahan pelarut bagi karet digunakan fraksi dengan titik didih antara 80 -130C dan 100 -130C. Larutan karet ini biasanya digunakan untuk : - Mencelupkan kanvas pada pembuatan ban. - Melekatkan karet. - Perekat-perekat untuk industri sepatu. - Larutan untuk pasta-pasta karet untuk memadatkan dan melaburkan tenunan. 3. Bahan bakar penerangan dan pemanasan Bensin digunakan pada lampu-lampu tambang dimana tidak terdapat tenaga listrik. Dan sebagai pemanas digunakan pada: - Lampu soldir dan lampu pembakar cat. - Penghangus yang dapat menghilangkan serat-serat yang menonjol dari tenunan dan rambut kulit. 3. Kerosin (minyak tanah), biasa digunakan sebagai bahan bakar untuk keperluan rumah tangga. Selain itu kerosin juga digunakan sebagai bahan baku pembuatan bensin melalui proses cracking.
Minyak tanah (bahasa Inggris: kerosene atau paraffin) adalah cairan hidrokarbon yang tak berwarna dan mudah terbakar. Dia diperoleh dengan cara distilasi fraksional dari petroleum pada 150C and 275C (rantai karbon dari C12 sampai C15). Pada suatu waktu dia banyak digunakan dalam lampu minyak tanah tetapi sekarang utamanya digunakan sebagai bahan bakar mesin jet (lebih teknikal Avtur, Jet-A, Jet-B, JP-4 atau JP-8). Sebuah bentuk dari kerosene dikenal sebagai RP-1dibakar dengan oksigen cair sebagai bahan bakar roket. Nama kero ene diturunkan dari bahasa Yunani kero ( , wax ). Biasanya, kerosene didistilasi langsung dari minyak mentah membutuhkan perawatan khusus, dalam sebuah unit Merox atau, hidrotreater untuk mengurangi kadar belerangnya dan pengaratannya. Kerosene dapat juga diproduksi oleh hidrocracker, yang digunakan untuk mengupgrade bagian dari minyak mentah yang akan bagus untuk bahan bakar minyak. Penggunaanya sebagai bahan bakar untuk memasak terbatas di negara berkembang, di mana dia kurang disuling dan mengandung ketidakmurnian dan bahkan "debris". Bahan bakar mesin jet adalah kerosene yang mencapai spesifikasi yang diperketat, terutama titik asap dan titik beku.
E
E
31
Kegunaan lain Kerosene biasa di gunakan untuk membasmi serangga seperti semut dan mengusir kecoa. Kadang di gunakan juga sebagai campuran dalam cairan pembasmi serangga seperti pada merk/ brand baygone. Penggunaanya sebagai bahan bakar untuk memasak terbatas di negara berkembang, setelah melalui proses penyulingan seperlunya dan masih tidak murni dan bahkan memilki pengotor (debris).
Pemakaian kerosin sebagai penerangan di negara-negara maju semakin berkurang, sekarang kerosin digunakan untuk pemenasan. Pemakaian terpenting dari kerasin antara lain: 1. Minyak Lampu Kerosin sebagai minyak lampu dihasilkan dengan jalan penyulingan langsung, sifatsifat yang harus diperhatikan bila kerasin digunakan sebagai minyak lampu adalah : Warna Kerosin dibagi dalam berbagai kelas warna: - Water spirit (tidak berwarna) - Prime spirit - Standar spirit Di India, pemakai di pedalaman tidak mau membeli kerosin putih karena mengira ini adalah air dan mengira hanya yang berwarna kuning atau sawo matang saja yang dapat membakar dengan baik. Sifat bakar Nyala kerosin tergantung pada susunan kimia dari minyak tanah : - Jika mengandung banyak aromatik maka apinya tidak dapat dibesarkan karena apinya mulai berarang. - Alkana-alkana memiliki nyala api yang paling baik. - Sifat bakar napthen terletak antara aromatik dan alkana. Viskositas Minyak dalam lampu kerason mengalir ke sumbu karena adanya gaya kapiler dalam saluran-saluran sempit antara serat-serat sumbu. Aliran kerosin tergantung pada viskositas yaitu jika minyak cair kental dan lampu mempunyai tinggi-naik yang besar maka api akan tetap rendah dan sumbu menjadi arang (hangus) karena kekurangan minyak. kadar belerang Sama seperti kadar belerang pada bensin.
32
2. Bahan bakar untuk pemanasan untuk memasak macam-macam alat pembakar kerosin: - Alat pembakar dengan sumbu gepeng: baunya tidak enak. - Alat pembakar dengan sumbu bulat: mempunyai pengisian hawa yang dipusatkan. - Alat pembakar dengan pengabutan tekan: merek dagang primu 3. Bahan bakar motor Motor-motor yang menggunakan kerosin sebagai bahan bakar adalah : - Alat-alat pertanian (traktor). - Kapal perikanan. - Pesawat penerangan listrik kecil. Motor ini selain memiliki sebuah karburator juga mempunyai alat penguap untuk kerosin. Motor ini jalannya dimulai dengan bensin dan dilanjutkan dengan kerosinkalau alat penguap sudah cukup panas. Motor ini akan berjalan dengan baik bila kadar aromatik didalam bensin tinggi. 4. Bahan pelarut untuk bitumen Kerosin jenis white spirit sering digunakan sebagai pelarut untuk bitumen aspal. 5. Bahan pelarut untuk insektisida Bubuk serangga dibuat dari bunga Chrysant (Pyerlhrum cinerarieotollum) yang telah dikeringkan dan dihaluskan, sebagai bahan pelarut digunakan kerosin. Untuk keperluan ini kerasin harus mempunyai bau yang enak atau biasanya obat semprot itu mengandung bahan pengharum. Avtur (bahan bakar mesin jet) adalah minyak tanah dengan spesifikasi yang diperketat, terutama mengenai titik uap dan titik beku.
4. Minyak solar atau minyak diesel, biasa digunakan sebagai bahan bakar untuk mesin diesel pada kendaraan bermotor seperti bus, truk, kereta api dan traktor. Selain itu, minyak solar juga digunakan sebagai bahan baku pembuatan bensin melalui proses cracking. Diesel, di Indonesia lebih dikenal dengan nama solar, adalah suatu produk akhir yang digunakan sebagai bahan bakar dalam mesin diesel yang diciptakan oleh Rudolf Diesel, dan disempurnakan oleh Charles F. Kettering.
F
33
Kegunaan Diesel mirip dengan minyak pemanas, yang digunakan di pemanasan sentral. Diesel digunakan dalam mesin diesel (mobil, kapal, sepeda motor, dll), sejenis mesin pembakaran dalam. Rudolf Diesel awalnya mendesain mesin diesel untuk menggunakan batu bara sebagai bahan bakar, namun ternyata minyak lebih efektif. Mesin diesel Packard digunakan dalam pesawat terbang seawal tahun 1927, dan Charles Lindbergh menerbangkan Stinson SM1B dengan mesin diesel Packard pada 1928. Perjalanan mobil bermesin diesel diselesaikan pada 6 Januari 1930. Perjalanan tersebut dimulai dari Indianapolis ke New York City - jarak sejauh (1300 km). Hal ini membuktikan kegunaan mesin pembakaran dalam. Bilangan Cetan Bilangan Cetan adalah ukuran kualitas penyalaan bahan bakar yang mengindikasikan kesiapan bahan bakar mesin diesel untuk menyala secara spontan pada kondisi temperatur dan tekanan tertentu di ruang bakar. Semakin tinggi bilangan setana, waktu penundaan antara injeksi dan penyalaan semakin pendek dan kualitas penyalaan semakin baik. Pada kenyataannya, penggunaan bahan bakar diesel yang memiliki nilai bilangan setana yang lebih besar dari kondisi yang dibutuhkan mesin tidak menambah performasi mesin. Penggunaan bahan bakar diesel yang tepat adalah bahan bakar diesel yang memiliki nilai bilangan setara yang sesuai dengan spesifikasi mesin. Untuk dapat mengukur kualitas bahan bakar mesin diesel, diperlukan informasi mengenai bilangan setana, kandungan BTU, kandungan sulfur, API gravity, jangka penyulingan, titik api, dan stabilitas. Standar pengujian untuk memperoleh bilangan cetan terdapat pada ASTM te t D-613.
Beberapa cara untuk dapat melakukan pengujian dalam mengukur nilai bilangan cetan pada bahan bakar diesel adalah menggunakan mesin CFR (Cooperative Fuel Research) dan IQT (Ignition Quality Tester). Penggunaan IQT memberikan hasil yang lebih baik daripada menggunakan mesin CFR.
G
34
5. Minyak pelumas, terdapat dalam bagian minyak mentah yang mempunyai daerah didih yang paling tinggi, yaitu sekitar 400 0 C ke atas.Fraksi minyak pelumas dipisahkan dari residu hasil distilasi minyak mentah dengan distilasi hampa. Dalam distilasi ini biasanya diperoleh tiga fraksi yaitu fraksi minyak pelumas ringan, fraksi minyak pelumas sedang, dan fraksi minyak pelumas berat. Minyak pelumas terdiri dari senyawasenyawa hidrokarbon paraffin, naften, aromat dan sejumlah kecil senyawa organic yang mengandung oksigen dan belerang yang dipandang sebagai pengotor. Kegunaan minyak pelumas yang utama adalah untuk memberikan lapisan minyak antara dua permukaan yang bergeser satu terhadap lain, sehingga dapat mencegah terjadinya keausan dan memperkecil kehilangan daya. 6. Residu, minyak bumi yang terdiri dari :y
y
Parafin , digunakan dalam proses pembuatan obat-obatan, kosmetika, tutup botol, industri tenun menenun, korek api, lilin batik, dan masih banyak lagi. Aspal , digunakan sebagai pengeras jalan raya
Aspal ialah bahan hidro karbon yang bersifat melekat (adhesive), berwarna hitam kecoklatan, tahan terhadap air, dan visoelastis. Aspal sering juga disebut bitumen merupakan bahan pengikat pada campuran beraspal yang dimanfaatkan sebagai lapis permukaan lapis perkerasan lentur. Aspal berasal dari aspal alam (aspal buton} atau aspal minyak (aspal yang berasal dari minyak bumi). Berdasarkan konsistensinya, aspal dapat diklasifikasikan menjadi aspal padat, dan aspal cair.
7. Minyak Gas Minyak gas pada awalnya banyak digunakan sebagai penerangan dalam gerbong kereta api, tetapi sekarang sebagian telah diganti oleh listrik karena lebih mudah dipakai dan sedikit bahaya kebakaran jika ada kecelakaan kereta api. Minyak gas juga digunakan sebagai : - Bahan bakar untuk motor diesel. - Pesawat-pesawat pemanasan pusat otomatis dengan nama minyak bakar untuk keperluan rumah tangga, biasanya adalah minyak gas tanpa bagian-bagian residual.
35
Seperti pada bensin untuk menaikkan bilangan oktan pada minyak gas maka perlu ditambahkan : - Persenyawaan yang mengandung banyak sekali zat asam, misalnya amilnitrit dan etilnitrit. Untuk memperoleh hasil yang nyata maka persentasenya harus besar yaitu kira-kira 5% sehingga pemakaian senyawa ini menjadi mahal. - Persenyawaan yang penggunaannya lebih sedikit peroksida (peroxyden) dan berbagai persenyawaan organik, dipakai 0,5% untuk menaikkan 10 atau 15 titik bilangan oktan.
8. Minyak Bakar Walaupun setiap minyak yang dibakar dapat dinamakan minyak bakar tetapi nama ini biasanya hanya digunakan untuk bahan bakar residual dan untuk bahan bakar sulingan. Bahan bakar residua! biasanya diperoleh dengan cara mengentalkan minyak bumi atau merengkah minyak gas dan residu minyak tanah. Bahan bakar digunakan sebagai : - Motor diesel tipe besar. - Minyak yang dinyalakan dengan pembakar dalam tungku masak yang digunakan untuk : - Memproduksi uap - Pengerjaan panas dari logam - Mencairkan hasil perindustrian - Membakar batu, emaile, dan sebagainya. Sifat-sifat yang harus ada pada minyak bakar adalah : Memiliki batas viskositas tertentu. Viskositas minyak bakar terletak antara viskositas minyak gas yaitu kira-kira 4 cs = 1,30E pada 50C dan kira -kira 550/650 cs = 75/850E pada 50C. Minyak bakar yang lebih encer diperlukan untuk pesawat bakar yang lebih kecil, misalnya untuk alat pemanasan sentral otomatis dalam rumah. Banyaknya panas yang diberikan Kalor pembakaran minyak bakar batasnya kirakira 10.000 dan 10.550 cal/g. Kadar belerang Lebih penting pada minyak diesel daripada minyak bakar karena pada minyak disesi belerang dapat menyebabkan kerusakan silinder dan kerosi dari sistem buang.
36
Titik beku - empunyai titik beku maksimal tertentu. - Biasanya titik beku tergantung pada perlakuan terlebih dahulu yang dikerjakan terhadap bahan. isalnya minyak bakar sebagianterdiri dari residu cracking yang sesudah dipanaskan hingga 1000 memiliki titik didih 210 , tetapi sesudahdibiarkan untuk waktu yang lama titik beku menjadi 1500 .
I
I
I
H
H
37
