Minyak bumi merupakan komoditas hasil tambang yg sangat penting peranannya dlm kehidupan manusia, khususnya sebagai sumber energi. Bahan bakar mulai dr elpiji, bensin, solar, sampai kerosin; serta material mirip lilin parafin & aspal; & aneka macam reagen kimia yg diperlukan untuk pembuatan plastik, karet sintetis, deterjen, obat-obatan, & yang lain dihasilkan dr minyak bumi.
Proses Pembentukan Minyak Bumi
Minyak bumi terbentuk dr pelapukan sisa-sisa organisme, seperti flora, binatang, & jasad-jasad renik yg tertimbun dlm dasar lautan bareng lumpur selama jutaan tahun. Lumpur tersebut kemudian berubah menjadi batuan sedimen & sisa-sisa organisme mengalami peruraian menjadi minyak & gas di bawah tekanan & suhu tinggi. Oleh sebab berasal dr sisa-sisa organisme, minyak bumi & gas alam sering pula disebut sebagai materi bakar fosil. Bahan bakar fosil tergolong sumber daya alam yg tak terbarukan sebagaimana proses pembentukannya yg sungguh usang.
Komposisi Minyak Bumi
Minyak bumi yaitu campuran kompleks yg sebagian besarnya (sekitar 90 hingga 97%) terdiri dr senyawa hidrokarbon. Hidrokarbon yg terkandung dlm minyak bumi utamanya yaitu alkana, sedangkan sisanya adalah sikloalkana, alkena, alkuna, & senyawa aromatik. Komponen kecil lainnya selain hidrokarbon adalah senyawa-senyawa karbon yg mengandung oksigen, sulfur, ataupun nitrogen.
Gas alam sebagian besar terdiri dr alkana suku rendah (C1 – C4) dgn metana selaku 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 memperoleh minyak bumi, perlu dijalankan proses pengeboran. Minyak bumi yg ditemukan biasanya akan bercampur dgn gas alam. Minyak bumi yg sudah dipisahkan dr gas alam berupa cairan kental hitam & berbau disebut minyak mentah (crude oil). Minyak mentah ini masih belum mampu dimanfaatkan dengan-cara pribadi, oleh alasannya adalah itu perlu dilaksanakan pemurnian (refining) dgn distilasi bertingkat. Prinsip distilasi ini adalah pemisahan komponen-komponen adonan menurut 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 & materi bakar kompor paraffin |
| Minyak solar & diesel | C15-C17 | 250 – 300 | Bahan bakar kendaraan bermesin diesel & bahan 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, & bahan pengkilan mirip semir |
| Minyak bakar | C20+ | > 350 | Bahan bakar kapal, penghangat 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 mutu yg berbeda. Mutu bensin ditentukan oleh efektivitas pembakarannya di dlm mesin. Hal ini dipengaruhi ketepatan waktu pembakaran sehingga tak menimbulkan ketukan (knocking) yg mengganggu gerakan piston pada mesin. Ketukan dapat menghemat efisiensi bahan bakar, menyebabkan mesin mengelitik, & bahkan menghancurkan mesin.
Mutu bensin biasanya dinyatakan dgn bilangan oktan (octane number). Bilangan oktan ditentukan lewat uji pembakaran sampel bensin sehingga diperoleh karakteristik pembakarannya. Karakteristik tersebut kemudian dibandingkan dgn karakteristik pembakaran aneka macam adonan n-heptana & isooktana. Nilai bilangan oktan 0 ditetapkan untuk n-heptana yg mudah terbakar & menghasilkan ketukan paling banyak, sedangkan nilai 100 untuk isooktana yg tak gampang terbakar & menciptakan ketukan paling sedikit. Sebagai acuan, suatu adonan yg terdiri dr 25% n-heptana & 75% isooktana akan mempunyai bilangan oktan (25/100 × 0) + (75/100 × 100) = 75. Kaprikornus, pertamax dgn bilangan oktan 92 akan memiliki mutu bensin yg setara dgn adonan 92% isooktana & 8% n-heptana.
Secara biasa , bensin yg mengandung alkana rantai lurus akan memiliki nilai bilangan oktan lebih rendah dibanding yg mengandung alkana rantai bercabang, alisiklik, ataupun aromatik. Sebagai contoh, 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 tergolong relatif rendah. Oleh sebab itu, ada beberapa hal yg dapat dijalankan untuk menaikkan bilangan oktan:
- mengganti hidrokarbon rantai lurus dlm fraksi menjadi hidrokarbon rantai bercabang melalui proses reforming;
- menambahkan hidrokarbon alisiklik ataupun aromatik ke dlm adonan selesai fraksi bensin; atau
- menambahkan zat aditif antiketukan ke dlm bensin sehingga memperlambat pembakaran bensin. Zat antiketukan yg dapat dipakai yakni TEL (tetraethyl lead) dgn rumus kimia Pb(C2H5)4. Namun, senyawa timbal (Pb) ini merupakan racun yg dapat menghancurkan otak, sehingga penggunaannya tidak boleh & diganti dgn zat antiketukan yang lain seperti MTBE (methyl tertiary-butyl ether) ataupun etanol.
Contoh Soal & Pembahasan
1. Apa sistem & prinsip dr pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi?
Jawab: Pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi dilaksanakan dgn tata cara distilasi bertingkat yg menurut prinsip perbedaan titik didih komponen-komponen adonan.
2. Hitunglah bilangan oktan dr sampel bensin yg setara dgn adonan 95% isooktana & 5% n-heptana.
Jawab: Bilangan oktan = (95/100 × 100) + (5/100 × 0) = 95
3. Tentukan komposisi dr bensin standar dgn bilangan oktan 84.
Jawab: Komposisinya yaitu 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 Sekolah Menengan Atas & 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 Sosiologiku.com lainnya: