Minyak bumi merupakan komoditas hasil tambang yg sangat penting peranannya dlm kehidupan insan, terutama selaku sumber energi. Bahan bakar mulai dr elpiji, bensin, solar, sampai kerosin; serta material mirip lilin parafin & aspal; & berbagai reagen kimia yg diharapkan untuk pengerjaan plastik, karet sintetis, deterjen, obat-obatan, & lainnya dihasilkan dr minyak bumi.
Daftar Isi
Proses Pembentukan Minyak Bumi
Minyak bumi terbentuk dr pelapukan sisa-sisa organisme, seperti tanaman, hewan, & jasad-jasad renik yg tertimbun dlm dasar lautan bersama lumpur selama jutaan tahun. Lumpur tersebut kemudian menjelma batuan sedimen & sisa-sisa organisme mengalami peruraian menjadi minyak & gas di bawah tekanan & suhu tinggi. Oleh alasannya adalah berasal dr sisa-sisa organisme, minyak bumi & gas alam sering pula disebut sebagai bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil tergolong sumber daya alam yg tak terbarukan sebagaimana proses pembentukannya yg sungguh lama.
Komposisi Minyak Bumi
Minyak bumi yaitu gabungan kompleks yg sebagian besarnya (sekitar 90 sampai 97%) terdiri dr senyawa hidrokarbon. Hidrokarbon yg terkandung dlm minyak bumi khususnya yaitu alkana, sedangkan sisanya yaitu sikloalkana, alkena, alkuna, & senyawa aromatik. Komponen kecil yang lain selain hidrokarbon yakni senyawa-senyawa karbon yg mengandung oksigen, welirang, ataupun nitrogen.
Gas alam sebagian besar terdiri dr alkana suku rendah (C1 – C4) dgn metana sebagai komponen utamanya. Selain alkana, pula terdapat gas lain mirip CO2, O2, N2, H2S, ataupun gas mulia mirip helium dlm jumlah yg sungguh sedikit.
Proses Pengolahan Minyak Bumi
Untuk menemukan minyak bumi, perlu dilaksanakan proses pengeboran. Minyak bumi yg ditemukan biasanya akan bercampur dgn gas alam. Minyak bumi yg telah dipisahkan dr gas alam berbentuk cairan kental hitam & berbau disebut minyak mentah (crude oil). Minyak mentah ini masih belum mampu dimanfaatkan dengan-cara langsung, oleh alasannya itu perlu dikerjakan pemurnian (refining) dgn distilasi bertingkat. Prinsip distilasi ini adalah pemisahan komponen-komponen adonan berdasarkan perbedaan titik didih sehingga diperoleh kelompok-kelompok komponen dlm rentang titik didih tertentu yg disebut fraksi-fraksi.
Fraksi Minyak Bumi & Manfaat Minyak Bumi
Berikut ini fraksi hidrokarbon dr minyak bumi & manfaat minyak bumi untuk setiap fraksinya.
| Fraksi Minyak Bumi | Jumlah atom C | Titik didih (oC) | Manfaat Minyak Bumi |
| Gas | C1-C4 | < 20 | Bahan bakar gas (LPG) & bahan baku sintesis senyawa organic |
| Eter petroleum | C5-C7 | 30 – 90 | Pelarut & cairan pembersih |
| Bensin (Gasolin) | C5-C10 | 40 – 180 | Bahan bakar kendaraan bermotor |
| Nafta | C6-C10 | 70 – 180 | Bahan baku sintesis senyawa organic |
| Kerosin | C11-C14 | 180 – 250 | Bahan bakar jet & bahan bakar kompor paraffin |
| Minyak solar & diesel | C15-C17 | 250 – 300 | Bahan bakar kendaraan bermesin diesel & materi bakar tungku di industry |
| Minyak pelumas | C18-C20 | 300 – 350 | Oil & pelumas |
| Lilin | C20+ | > 350 | Petroleum jelly & lilin paraffin untuk menciptakan lilin, kertas berlapis lilin, lilin batik, & materi pengkilan seperti semir |
| Minyak bakar | C20+ | > 350 | Bahan bakar kapal, pemanas industri (boiler plant), & pembangkit listrik |
| Bitumen | C40+ | > 350 | Material aspal jalan & atap bangunan |
Bensin
Bensin merupakan bahan bakar kendaraan bermotor yg memiliki peranan penting. Di Indonesia, tersedia beberapa macam bensin, misalnya premium, pertamax, & pertamax plus. Setiap jenis bensin mempunyai kualitas yg berlainan. Mutu bensin diputuskan oleh efektivitas pembakarannya di dlm mesin. Hal ini dipengaruhi ketepatan waktu pembakaran sehingga tak menjadikan ketukan (knocking) yg mengganggu gerakan piston pada mesin. Ketukan dapat menghemat efisiensi bahan bakar, menyebabkan mesin mengelitik, & bahkan merusak mesin.
Mutu bensin biasanya dinyatakan dgn bilangan oktan (octane number). Bilangan oktan diputuskan melalui uji pembakaran sampel bensin sehingga diperoleh karakteristik pembakarannya. Karakteristik tersebut kemudian dibandingkan dgn karakteristik pembakaran berbagai adonan n-heptana & isooktana. Nilai bilangan oktan 0 ditetapkan untuk n-heptana yg mudah terbakar & menciptakan ketukan paling banyak, sedangkan nilai 100 untuk isooktana yg tak mudah terbakar & menghasilkan ketukan paling sedikit. Sebagai acuan, sebuah campuran yg terdiri dr 25% n-heptana & 75% isooktana akan mempunyai bilangan oktan (25/100 × 0) + (75/100 × 100) = 75. Makara, pertamax dgn bilangan oktan 92 akan memiliki mutu bensin yg setara dgn gabungan 92% isooktana & 8% n-heptana.
Secara biasa , bensin yg mengandung alkana rantai lurus akan mempunyai nilai bilangan oktan lebih rendah dibanding yg mengandung alkana rantai bercabang, alisiklik, ataupun aromatik. Sebagai acuan, n-heksana mempunyai bilangan oktan 25, sedangkan 2,2-dimetilbutana mempunyai bilangan oktan 92.
Fraksi bensin dr hasil penyulingan biasanya mempunyai bilangan oktan 70 yg termasuk relatif rendah. Oleh alasannya adalah itu, ada beberapa hal yg mampu dijalankan untuk memaksimalkan bilangan oktan:
- mengubah hidrokarbon rantai lurus dlm fraksi menjadi hidrokarbon rantai bercabang melalui proses reforming;
- menambahkan hidrokarbon alisiklik ataupun aromatik ke dlm adonan simpulan fraksi bensin; atau
- menyertakan zat aditif antiketukan ke dlm bensin sehingga memperlambat pembakaran bensin. Zat antiketukan yg mampu dipakai yakni TEL (tetraethyl lead) dgn rumus kimia Pb(C2H5)4. Namun, senyawa timbal (Pb) ini merupakan racun yg mampu merusak otak, sehingga penggunaannya dihentikan & diganti dgn zat antiketukan lainnya mirip MTBE (methyl tertiary-butyl ether) ataupun etanol.
Contoh Soal & Pembahasan
1. Apa tata cara & prinsip dr pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi?
Jawab: Pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi dijalankan dgn tata cara distilasi bertingkat yg berdasarkan prinsip perbedaan titik didih komponen-komponen adonan.
2. Hitunglah bilangan oktan dr sampel bensin yg setara dgn campuran 95% isooktana & 5% n-heptana.
Jawab: Bilangan oktan = (95/100 × 100) + (5/100 × 0) = 95
3. Tentukan komposisi dr bensin kriteria dgn bilangan oktan 84.
Jawab: Komposisinya yakni 84% isooktana & 100% − 84% = 16% n-heptana.
Referensi
Jenkins, Frank. et al. 2002. Nelson Chemistry 11. Toronto: Nelson Education Ltd.
Johari, J.M.C. & Rachmawati, M. 2009. Kimia SMA & MA untuk Kelas X Jilid 1. Jakarta: Esis
Purba, Michael. 2006. Kimia 1B untuk SMA Kelas X. Jakarta: Erlangga
Retnowati, Priscilla. 2004. SeribuPena Kimia SMA Kelas X Jilid 1. Jakarta: Erlangga
Smith, Janice G. 2016. General, Organic, & Biological Chemistry (3rd edition). New York: McGraw-Hill Education
Sudarmo, Unggul. 2007. Kimia Sekolah Menengan Atas 1 untuk Sekolah Menengan Atas Kelas X. Jakarta: Phibeta
Artikel: Minyak Bumi – Proses Pembentukan, Pengolahan, Fraksi, & Manfaat
Kontributor: Nirwan Susianto, S.Si.
Alumni Kimia FMIPA UI
Materi Wargamasyarakat.org yang lain: