Minyak bumi adalah campuran kompleks hidrokarbon yang terdiri dari banyak senyawa kimia, termasuk hidrokarbon jenuh (alkana), hidrokarbon tak jenuh (alkena dan alkuna), serta senyawa aromatik seperti benzene, toluene, dan xylene. Oleh karena itu, kimia berperan sangat penting dalam memahami minyak bumi dan bagaimana kita dapat mengolah dan memanfaatkannya.
Beberapa konsep kimia yang berkaitan dengan minyak bumi yaitu struktur kimia, proses pembentukan minyak bumi, pemurnian dan pengolahan, dan penggunaan minyak bumi. Dengan memahami hubungan kimia dengan minyak bumi, kita dapat lebih memahami bagaimana minyak bumi terbentuk, diolah, dan digunakan, serta cara untuk meminimalkan dampak negatif penggunaannya terhadap lingkungan.
A. Struktur Kimia Minyak Bumi
Minyak bumi adalah campuran kompleks dari senyawa organik yang terdiri dari berbagai jenis hidrokarbon, yaitu senyawa yang terdiri dari atom karbon dan hidrogen. Struktur kimia minyak bumi sangat kompleks karena terdiri dari ratusan hingga ribuan jenis senyawa yang berbeda. Beberapa senyawa yang umum ditemukan di dalam minyak bumi antara lain:
- Alkana: Senyawa hidrokarbon jenuh yang memiliki rantai karbon lurus atau bercabang dengan ikatan tunggal. Contohnya adalah metana, etana, propana, dan butana.
- Alkena: Senyawa hidrokarbon tak jenuh yang memiliki setidaknya satu ikatan rangkap antara dua atom karbon. Contohnya adalah etena, propena, dan butena.
- Alkuna: Senyawa hidrokarbon tak jenuh yang memiliki setidaknya satu ikatan rangkap tiga antara dua atom karbon. Contohnya adalah etuna, propuna, dan butuna.
- Senyawa aromatik: Senyawa organik yang memiliki cincin benzena atau turunan benzena. Contohnya adalah benzene, toluene, dan xylene.
Selain itu, di dalam minyak bumi juga terdapat senyawa sulfur, nitrogen, dan oksigen yang dapat memengaruhi sifat kimia dan fisika minyak bumi. Struktur kimia minyak bumi berperan penting dalam menentukan sifat-sifat fisik minyak bumi seperti titik didih, viskositas, dan kepadatan. Struktur kimia juga mempengaruhi cara minyak bumi diolah dan dimurnikan untuk berbagai aplikasi seperti bahan bakar, bahan kimia, dan plastik.
B. Proses Pembentukan Minyak Bumi
Minyak bumi terbentuk melalui proses alami yang kompleks selama jutaan tahun. Proses pembentukannya bermula dari sisa-sisa organisme laut dan tumbuhan yang mati dan terkubur di dalam sedimen laut atau di dasar danau atau rawa-rawa. Berikut adalah tahapan-tahapan umum dalam pembentukan minyak bumi:
- Penumpukan bahan organik
Sisa-sisa organisme laut dan tumbuhan mati yang jatuh ke dasar laut atau danau terkubur di dalam sedimen.
- Pemanasan
Sedimen di bawah lapisan tanah yang tebal menimbulkan tekanan dan suhu yang tinggi. Suhu yang tinggi ini akan memicu pembusukan dan pembentukan senyawa organik dalam sisa-sisa organisme tersebut.
- Pembentukan kerogen
Proses pemanasan ini mengubah sisa-sisa organisme menjadi kerogen, yaitu senyawa organik padat dan kompleks yang terdiri dari hidrokarbon, oksigen, nitrogen, dan sulfur.
- Kematangan kerogen
Selama jutaan tahun, kerogen mengalami proses pemecahan dan penguraian secara bertahap di bawah tekanan dan suhu yang tinggi. Tahap ini disebut sebagai tahap kematangan. Proses ini menghasilkan senyawa hidrokarbon cair dan gas yang kemudian mengalir ke lapisan batuan pori dan mengisi ruang pori dan rekahan di dalam batuan tersebut.
- Migrasi hidrokarbon
Senyawa hidrokarbon cair dan gas yang terbentuk dalam tahap kematangan kemudian bergerak ke atas ke dalam lapisan batuan yang lebih tinggi melalui proses migrasi.
- Penyimpanan
Senyawa hidrokarbon akhirnya terperangkap di dalam lapisan batuan yang dapat menyimpannya, seperti lapisan batuan pasir atau batu kapur yang mempunyai pori-pori.
- Terbentuk minyak bumi
Jika kondisi geologi dan kimia yang cocok terpenuhi, senyawa hidrokarbon yang terperangkap di dalam lapisan batuan tersebut dapat terkumpul dalam jumlah yang cukup besar untuk membentuk sumber daya minyak bumi yang dapat diproduksi.
Proses pembentukan minyak bumi adalah proses alami yang sangat lama dan memerlukan kondisi geologi dan kimia yang tepat. Sumber daya minyak bumi yang ada di dunia saat ini merupakan hasil dari proses pembentukan ini selama jutaan tahun.
C. Fraksi Minyak Bumi
Fraksi minyak bumi adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan kelompok-kelompok senyawa yang terdapat dalam minyak bumi yang mempunyai titik didih atau rentang titik didih tertentu. Istilah ini digunakan dalam industri minyak dan gas untuk membedakan jenis-jenis minyak bumi berdasarkan sifat-sifat fisik dan kimianya, serta untuk memudahkan proses pemisahan dan pemurnian minyak bumi. Proses pemurnian minyak bumi melalui proses destilasi bertingkat yang menggunakan kolom distilasi. Selama proses ini, minyak bumi dipanaskan dan diuapkan, kemudian uap- uap tersebut akan didinginkan dan dikondensasikan kembali menjadi bentuk cair. Selama proses destilasi ini, senyawa-senyawa yang mempunyai titik didih rendah akan terpisah terlebih dahulu, dan fraksi minyak bumi yang dihasilkan selama proses destilasi ini akan semakin berat seiring meningkatnya titik didihnya. Fraksi minyak bumi yang dihasilkan selama proses destilasi ini antara lain:
- Gas alam
Fraksi gas alam memiliki titik didih di bawah 37,8 derajat Celsius dan biasanya terdiri dari senyawa hidrokarbon yang sangat ringan seperti metana, etana, dan propana.
- Nafta
Fraksi nafta memiliki titik didih antara 37,8 - 205 derajat Celsius dan biasanya terdiri dari senyawa hidrokarbon yang lebih ringan seperti bensin, solar, dan bahan bakar avtur.
- Gasoil
Fraksi gasoil memiliki titik didih antara 205 - 345 derajat Celsius dan biasanya terdiri dari senyawa hidrokarbon yang lebih berat seperti diesel dan bahan bakar minyak (BBM).
- Residu
Fraksi residu memiliki titik didih di atas 345 derajat Celsius dan biasanya terdiri dari senyawa hidrokarbon yang sangat berat seperti aspal dan bahan bakar bunker.
Setiap fraksi minyak bumi memiliki kegunaan yang berbeda tergantung pada sifat-sifatnya. Nafta, misalnya, digunakan sebagai bahan baku dalam industri petrokimia, sedangkan gasoil dan residu digunakan sebagai bahan bakar dalam berbagai jenis kendaraan dan mesin industri.