Fraksi Minyak Bumi, Mutu Bensin, Dampak Pembakaran Bahan Bakar dan Cara Mengatasinya

Pada materi sebelumnya kita telah mempelajari tentang senyawa hidrokarbon. Namun, tahukah Anda apa tujuan dari kita mempelajari senyawa hidrokarbon? Materi senyawa hidrokarbon sangat berhubungan dengan materi yang akan pelajari selanjutnya, yaitu minyak bumi. Minyak bumi atau petroleum merupakan salah satu senyawa hidrokarbon yang sangat dibutuhkan manusia. Tentunya Anda pernah mendengar ataupun menggunakan bensin dalam kehidupan sehari-hari. Bensin merupakan salah satu fraksi dari minyak bumi.

Pada bab ini kita akan membahas tentang minyak bumi yang meliputi pengertian, komposisi, cara pengolahan dan kegunaan, mutu bensin, dampak pembakaran bahan bakar serta cara mengatasinya.

Apa yang dimaksud dengan minyak bumi? 

Minyak bumi adalah campuran dari berbagai macam senyawa hidrokarbon baik alifatik, asiklik, maupun aromatik. Namun, sebagian besar komponen minyak mentah adalah hidrokarbon jenuh, seperti alkana dan sikloalkana. Pada umumnya, minyak bumi mengandung 5-40 atom karbon per molekulnya. Molekul dengan jumlah karbon lebih sedikit/lebih banyak mungkin terdapat dalam campuran. Selain itu, komponen minyak bumi juga tersusun atas campuran unsur hidrogen dengan unsur-unsur lain seperti sulfur, oksigen, nitrogen dan senyawa-senyawa yang mengandung konstituen logam (nikel, besi, dan tembaga).

• Senyawa Hidrokarbon Alifatik Rantai Lurus

Senyawa hidrokarbon alifatik rantai lurus disebut dengan alkana atau n-parafin. Dalam gas alam dan minyak bumi, senyawa ini mengandung rantai karbon pendek.  Contoh: Etana, Propana

• Senyawa Hidrokarbon Bentuk Siklik

Senyawa hidrokarbon siklik adalah senyawa hidrokarbon golongan sikloalkana atau sikloparafin. Senyawa ini memiliki rumus yang sama dengan alkena, namun membentuk struktur cincin sehingga tidak memiliki ikatan rangkap dua. Dalam minyak bumi, antar molekul siklik biasanya bergabung membentuk suatu molekul yang terdiri atas beberapa senyawa siklik.

• Senyawa Hidrokarbon Alifatik Rantai Bercabang

Senyawa hidrokarbon alifatik rantai bercabang adalah senyawa hidrokarbon golongan isoalkana atau isoparafin.

• Senyawa Hidrokarbon Aromatik

Senyawa hidrokarbon aromatik adalah senyawa hidrokarbon tak jenuh dengan bentuk siklik segienam, berikatan rangkap dua selang-seling. Dalam minyak bumi, senyawa ini memiliki jumlah atom C yang besar.

Komposisi Minyak Bumi

Pernahkan Anda melihat anjungan minyak bumi lepas pantai? Minyak bumi diperoleh dari pengeboran permukaan bumi hingga mencapai sumbernya. Darimana minyak bumi itu tersebut?

Proses pembentukan minyak bumi dijelaskan berdasarkan teori anorganik dan teori organik:

• Teori Anorganik

Pada tahun 1866, Barthelok menyatakan bahwa minyak bumi berasal dari reaksi kalsium karbida (CaC2) dan air menghasilkan asetilen yang pada temperature dan tekanan tinggi dapat berubah menjadi minyak bumi

CaC + 2H2O -->  C2H2 + Ca(OH)2

• Teori Organik

Minyak bumi dikenal dengan sebutan bahan bakar fosil. Teori Organik dikemukakan oleh Engker yang menyatakan bahwa minyak bumi merupakan bahan bakar yang berasal dari fosil, dimana minyak bumi tersebut terbentuk melalui proses pelapukan dan penguraian jasad renik (mikroorganisme) yang hidup di laut jutaan tahun yang lalu dalam batuan berpori secara anaerob.

 Ketika organisme tersebut mati, jasad mereka akan tertimbun oleh pasir dan lumpur di dasar laut. Setelah ribuan tahun tertimbun, pengaruh tekanan dan temperatur yang tinggi akan mengubah lumpur menjadi lapisan bebatuan. Setelah jutaan tahun, bakteri anaerob akan menguraikan sisa-sisa organisme tersebut dan mengubahnya menjadi minyak bumi. Biasanya, ditemukannya sumber minyak mentah, akan ditemukan pula gas alam (Sunarya, 2009). Gas alam terletak di atas lapisan minyak bumi. 

Minyak bumi terperangkap diantara lapisan batuan di dasar lautan dan minyak bumi dapat berpindah dari suatu daerah ke daerah lain yang kemudian terdeposit di suatu tempat apabila terhalang oleh lapisan yang kedap zat cair dan gas (impervious layer). Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa, selama jutaan tahun pada masa purba minyak bumi dapat terbentuk, dimana mikroorganisme mati lalu terkubur di lapisan pasir dan batuan. Selanjutnya, minyak bumi akan bergerak melalui batuan tersebut dan akan terakumulasi ketika mencapai lapisan batuan keras, sehingga terbentuklah minyak bumi. 

Minyak bumi hasil pengeboran masih berupa minyak mentah (crude oil) yang kental dan hitam. Crude oil terdiri atas campuran hidrokarbon yaitu alkana yang merupakan fraksi terbesar dalam minyak mentah.

Pengolahan Minyak Bumi

Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, minyak bumi merupakan minyak mentah (crude oil) berwujud cairan kental berwarna hitam yang belum dapat dimanfaatkan. Untuk dapat dimanfaatkan, minyak bumi harus melewati proses pengolahan terlebih dahulu. Pengolahan minyak bumi dapat dilakukan melalui dua tahap yaitu pengolahan tahap pertama (primary processing) yang dilakukan dengan destilasi bertingkat dan pengolahan tahap dua (secondary processing) yang dilakukan melalui berbagai proses lanjutan.

• Pengolahan Tahap Pertama (Primary Processing)

Pengolahan tahap pertama dilakukan dengan distilasi bertingkat, yaitu proses pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi berdasarkan perbedaan titik didihnya pada kolom bertingkat sehingga didapatkan berbagai macam hasil. Dari hasil destilasi bertingkat diperoleh fraksi-fraksi LNG, LPG, petroleum eter, bensin, kerosin, solar, oil, lilin, dan aspal. Hasil proses destilasi dapat dilihat pada gambar skema berikut ini.

Senyawa hidrokarbon parafinik dan aromatik mempunyai trayek didih masing-masing yang panjang rantai hidrokarbonnya berbanding lurus dengan titik didih dan densitasnya. Dengan demikian, semakin panjang rantai hidrokarbon maka trayek didih dan densitasnya semakin besar.

• Pengolahan Tahap Dua (Secondary Processing)

Pengolahan tahap dua dilakukan melalui berbagai proses yang merupakan lanjutan dari hasil penyulingan pada tahap pertama. Proses-proses tersebut meliputi:

1. Perengkahan (cracking)

Proses ini dilakukan dengan mengubah struktur-struktur kimia senyawa-senyawa hidrokarbon yang meliputi: pemecahan rantai, alkilasi (pembentukan gugus alkil), polimerisasi (penggabungan rantai karbon), reformasi (perubahan struktur), dan isomerisasi (perubahan isomer).

2. Proses ekstraksi

Proses ini dilakukan dengan membersihkan produk menggunakan pelarut untuk mendapatkan hasil yang lebih banyak dan mutu yang lebih baik.

3. Proses kristalisasi

Proses ini dilakukan dengan memisahkan produk-produk berdasarkan perbedaan titik cairnya. Misalnya, pemurnian solar melalui proses pendinginan, penekanan, dan penyaringan untuk memperoleh produk sampingan lilin.

4. Pembersihan dari kontaminasi (treating)

Proses sebelumnya mengakibatkan terjadinya pengotoran (kontaminasi), sehingga kotoran ini harus dibersihkan dengan cara menambahkan soda kaustik (NaOH), tanah liat atau melalui proses hidrogenasi. Hasil yang diperoleh dari proses tahap kedua ini dapat dikelompokkan berdasarkan titik didihnya dan jumlah atom karbon yang membentuk rantai karbonnya.

Mutu Bensin 

Bensin merupakan campuran dari n-heptana dan isooktana. Pernahkan Anda membeli bensin di pertamina? Jika diperhatikan, mengapa jenis bensin yang diperjualbelikan tersebut bisa berbeda-beda, seperti premium, pertalite dan pertamax? Nah, pengelompokkan tersebut didasarkan atas perbedaan kualitas dan mutu bensin yang dapat ditentukan melalui bilangan oktan. Bilangan oktan adalah persentasi isooktana yang terkandung dalam bensin. Dengan kata lain, hal ini berkaitan dengan efisiensi pembakaran yang ditentukan oleh bensin terhadap mesin kendaraan. Komponen bensin yang berantai lurus menghasilkan energi yang kurang efisien, artinya energi banyak terbuang sebagai mesin, tidak sebagai kerja mesin. Hal ini menyebabkan terjadinya ketukan pada mesin yang menyebabkan mesin menjadi cepat rusak. Bensin premium memiliki bilangan oktan 82, pertalite memiliki bilangan oktan 90, pertamax memiliki bilangan oktan 92, pertamax plus memiliki bilangan oktan 95, pertamax turbo memiliki bilangan oktan 98, dan pertamax racing memiliki bilangan oktan 100. Dengan demikian, semakin tinggi bilangan oktan, maka semakin baik proses pembakaran dalam mesin.

Untuk meningkatkan bilangan oktan, bensin ditambahkan suatu zat yang disebut TEL (Tetraetil Lead) atau tetraetil timbal (PB(C2H5)4. Namun, penggunaan TEL juga dapat memberikan dampak yang tidak baik bagi kesehatan manusia karena gas buangan kendaraan bermotor menghasilkan partikel-partikel timbal. Hal tersebut dapat diatasi dengan cara mengganti penggunaan TEL menjadi MTBE (Metil Tersier Butil Eter) yang memiliki fungsi sama, namun tidak melepaskan timbal ke udara.

                                                                                                                

Dampak Pembakaran Bahan Bakar dan Cara Mengatasinya

Pembakaran bahan bakar akan mengakibatkan pelepasan berbagai zat yang akan berdampak pada pencemaran udara. Pembakaran tidak sempurna pada mesin kendaraan bermotor akan menghasilkan CO2, uap air, dan gas CO, yang mana gas CO2 merupakan gas beracun yang sangat berbahaya karena dapat menghambat pengikatan oksigen oleh darah, sehingga darah akan kekurangan oksigen dan akan menyebabkan kepala menjadi pusing. Hal tersebut akan berdampak ketika kita berkendara terlalu lama, dimana kadar CO yang sangat tinggi akan mengakibatkan pingsan hingga kematian. Oleh karena itu, untuk mengatasi dampak pembakaran bahan bakar dapat dilakukan cara sebagai berikut.

• Produksi sumber daya energi alternatif yang terbarukan sehingga tidak mencemari udara.
• Penggunaan EFI (Electronic Fuel Injection) pada sistem bahan bakar.
• Penggunaan converter katalitik pada sistem buangan kendaraan.
• Penghijauan atau pembuatan taman kota.