MINYAK BUMI

1.Pembentukan Minyak Bumi, Gas Alam, dan Batu Bara

Sumber energi yang banyak digunakan untuk memasak, kendaraan bermotor danindustri

berasal dari minyak bumi,gas alam dan batu bara. Ketiga jenis tersebut bahan bakar tersebut

berasal dari pelapukan sisa-sisa organisme sehinggga disebut bahan bakar fosil. Minyak bumi

dan gas alam berasal dari jasad renik lautan, tumbuhan dan hewan yang mati sekitar 150 juta

tahun yang lampau.Sisa-sisa organisme itu mengendap di dasar lautan yang kemudian

ditutupi oleh lumpur. Lapisan lumpur tersebut lambat laun berubah menjadi batuan karena

pengaruh suhu dan tekanan lapisan di atasnya. Sementara itu,dengan meningkatnya tekanan

dan suhu, bakteri anaerob menguraikan sisa-sisa jasad renik itu dan mengubahnya menjadi

minyak dan gas.

Proses pembentukan minyak dan gas ini memakan waktu jutaan tahun.Minyak dan gas yang

terbentuk meresap dalam batuan yang berpori bagaikan air dalam batu karang .Minyak dan

gas dapat pula bermigrasi dari suatu daerah ke daerah lain, kemudian terkonsentrasi jika

terhalang oleh lapisan yang kedap. Walaupun minyak bumi dan gas alam terbentuk di dasar

lautan, banyak sumber minyak dan gas yang terdapat di daratan. Hal ini terjadi karena

pergerakan kulit bumi, seingga sebagian lautan menjadi daratan.

Adapun batu bara yang dipercaya berasal dari pohon-pohon dan pakis yang hidup sekitar 3

juta tahun yang lalu, kemudian terkubur mungkin karena gempa bumi atau letusan gunung

berapi.

2.Komposisi Gas Alam, Minyak Bumi, dan Batu Bara

Gas alam terdiri dari alkana suhu rendah yaitu metana,etana,propana,dan butana dengan

metana sebagai komponen utamanya. Selain itu alkana juga terdapat berbagai gas lain seperti

karbon dioksida (CO2) dan hidrogen sulfida (H2S). Alkana adalah golongan senyawa

yang kurang reaktif karena sukar bereaksi sehinggga disebut parafin yang artinya afinitas

kecil. Reaksi penting dari alkana adalah pembakaran, substitusi, dan perengkahan (Cracking).

Pembakaran sempurna menghasilkan CO2 dan H2O

Reaksi pembakaran propana

C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O Jika pembakaran tidak sempurna menghasilkan CO

dan H2O,atau jelaga (partikel karbon )

Beberapa sumur gas juga mengfandung helium. Etana dalam gas alam biasanya dipisahkan

untuk keperluan industri.Propana dan Butana juga dipisahkan kemudian dicairkan yang

dikenal dengan LPG. Metana terutama digunakan sebagai bahan bakar,sumber hidrogen dan

untuk pembuatan metanol.

Minyak bumi adalah suatu capuran kompleks yang sebagian besar terdiri atas

hidrokarbon.Hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi terutama alkana, kemudian

sikloalkana. Komponen lainnya adalah hidrokarbon aromatik, sedikit alkena dan berbagai

senyawa karbon yang mengandung oksigen, nitrogen, dan belerang. Komposisi minyak bumi

sngat bervariasi dari suatu sumur ke sumur lainnya dan dari suatu daerah ke daerah lain.

3.Pengelolaan Minyak Bumi

Minyak bumi biasanya berada 3-4 km di bawah permukaan. Minyak bumi diperoleh dengan

membuat sumur bor. Di Indonesia penambangan minyak terdapat di berbagai tempat,

misalnya Aceh, Sumatera Utara , Kalimantan , dan Irian Jaya.Minyak mentah (crude 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 (cruide oil ) mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon dengan jumlah atom

C-1 hinggga 50, karena titik didih karbon telah meningkat seiring bertambahnya jumlah atom

C dalam molekulnya.Oleh karena itu pengolahan (pemurnian =refining ) minyak bumi

dilakukan melalui distilasi bertingkat, dimana minyak mentah dipisahkan ke dalam

kelompok-kelompok (fraksi) dengan titik didih yang mirip.Mula-mula minyak mentah pada

suhu sekitar 400°C, kemudian dialirkan ke dalam menara fraksionasi.

Komponen yang titik didihnya 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 dalam menara fraksionasi itu

semakin rendah. Sehingga setiap kali komponen dengan titik didih lebih tinggi akan

mengembun dan terpisah, sedangkan komponen yang titik didihnya lebih rendah naik ke

bagian yang lebih atas lagi. Demikian selanjutnya sehingga komponen yang mencapai

puncak menara adalah komponen yang pada suhu kamar berupa gas. Komponen yang berupa

gas ini disebut gas petroleum, kemudian dicairkan dan disebut LPG (Liquified Petroleum

Gas).

4. Bensin (Petrol atau Gasolin )

Bensin adalah satu jenis bahan bakar minyak yang dimaksudkan untuk jendaraan bermotor

roda dua, tiga atau empat. Dewasa ini tersedi tiga jenis bensin, yaitu premium, pertamax, dan

pertamax plus. Ketiganya mempunyai mutu atau prilaku (perfomance) yang berbeda. Mutu

bahan bakar bensin dikaitkan dengan jumlah ketukan (knocking) yang ditimbulkannya dan

dinyatakannya dengan nilai oktafnya.

Ketukan adalah suatu prilaku yamg kuramg baik dari bahan bakar,yaitu pembakaran terjadi

terlalu dini sebelum piston berada pada posisi yang tepat. Ketukan menyebabkan mesin

mengelitik, mengurangi efisiensi bahan bakar dan dapat pula merusak mesin. Untuk

menentukan nilai oktan, ditetapkan dua jenis senyawa sebagai pembanding yaitu “isooktana”

dan n-haptana . Kedua senyawa ini adalah dua diantara macam banyak senyawa yang

terdapat dalam bensin. Isooktana menghasilkan ketukan paling sedikit, diberi nilai oktan 100,

sedangakan n-heptana menghasilkan ketukan paling banyak, diberi nilai oktan 0 (nol). Suatu

campuran yang terdiri 80 %isooktana dan 20% n-heptana mempunyai nilai oktan sebesar

(80/100 x 100) + (20/100 x 0) = 80.

5. Komposisi Minyak Bumi (The Trilogy) .

Parafin dan aspaltin adalah deposit organic yang dapat menyebabkan terjadinya

penyumbatan pada formasi atau pada jaringan pengangkut. Keduanya serupa tapi tak

sama. Parafin adalah senyawa hidrokarbon rantai lurus, N-alkana dengan rantai sangat

panjang (C > 100) yang membentuk struktur kristal. Parafin memiliki titik didih lebih

dari 240oF. Alpalten merupakan struktur benzen bermuatan, memiliki densitas yang

tinggi, membentuk molekul amorf (biasanya padatan britle/getas). Parafin dapat

meleleh sedangkan asphalten terdekomposisi, Deposit keduanya mengambang di air

dan larut di air.

Parafin larut dalam heptane dan crude oil sedangkan aspalten tidak. Sebagian

besar yang ditulisnya adalah benar, tapi ada beberapa hal yang mungkin perlu

diluruskan. Jadi yang namanya minyak bumi atau sering juga disebut crude oil adalah

merupakan campuran dari ratusan jenis hidrokarbon dari rentang yang paling kecil,

seperti metan, yang memiliki satu atom karbon sampai dengan jenis hidrokarbon yang

paling besar yang mengandung 200 atom karbon bahkan lebih.

Secara garis besar minyak bumi dikelompokkan berdasarkan komposisi kimianya menjadi

empat jenis, yaitu :

1. Parafin

2. Olefin

3. Naften

4. Aromat

Tetapi karena di alam bisa dikatakan tidak pernah ditemukan minnyak bumi dalam bentuk

olefin, maka minyak bumi kemudian dikelompokkan menjadi tiga jenis saja, yaitu Parafin,

Naften dan Aromat.

Kandungan utama dari campuran hidrokarbon ini adalah parafin atau senyawa

isomernya. Isomer sendiri adalah bentuk lain dari suatu senyawa hidrokarbon yang memiliki

rumus kimia yang sama. Misal pada normal-butana pada gambar berikut memiliki isomer 2-

metil propana, atau kadang disebut juga iso-butana. Keduanya memiliki rumus kimia yang

sama, yaitu C4H10 tetapi memiliki rumus bangun yang berbeda seperti tampak pada gambar.

Jika atom karon (C) dinotasikan sebagai bola berwarna hitam dan atom hidrogen (H)

dinotasikan sebagai bola berwarna merah. Senyawa hidrokarbon ‘normal’ sering juga disebut

sebagai senyawa hidrokarbon rantai lurus, sedangkan senyawa isomernya atau ‘iso’ sering

juga disebut sebagai senyawa hidrokarbon rantai cabang. Keduanya merupakan jenis minyak

bumi jenis parafin.

Sedangkan sisa kandungan hidrokarbon lainnya dalam minyak bumi adalah senyawa siklo-

parafin yang disebut juga naften dan/atau senyawa aromat. Berikut adalah contoh dari siklo-

parafin dan aromat

‘Keluarga hidrokarbon’ terebut diatas disebut homologis, karena sebagian besar

kandungan yang ada dalam minyak bumi tersebut dapat dipisahkan kedalam beberapa jenis

kemurnian untuk keperluan komersial. Secara umum, di dalam kilang minyak bumi,

pemisahan perbandingan kemurnian dilakukan terhadap hidrokarbon yang memiliki

kandungan karbon yang lebih kecil dari C7. Pada umumnya kandungan tersebut dapat

dipisahkan dan diidentifikasi, tetapi hanya untuk keperluan di laboratorium.

Campuran siklo parafin dan aromat dalam rantai hidrokarbon panjang dalam minyak

bumi membuat minyak bumi tersebut digolongkan menjadi minyak bumi jenis aspaltin.

Minyak bumi di alam tidak pernah terdapat dalam bentuk parafin murni maupun

aspaltin murni, tetapi selalu dalam bentuk campuran antara parafin dan aspaltin.

Pengelompokan minyak bumi menjadi minyak bumi jenis parafin dan minyak bumi jenis

aspaltin berdasarkan banyak atau dominasi minyak parafin atau aspaltin dalam minyak bumi.

Artinya minyak bumi dikatakan jenis parafin jika senyawa parafinnya lebih dominan

dibandingkan aromat dan/atau siklo parafinnya. Begitu juga sebaliknya.

Dalam skala industri, produk dari minyak bumi dikelompokkan berdasarkan rentang

titik didihnya, atau berdasarkan trayek titik didihnya. Pengelompokan produk berdasarkan

titik didih ini lebih sering dilakukan dibandingkan pengelompokan berdasarkan

komposisinya.. Minyak bumi tidak seluruhnya terdiri dari hidrokarbon murni. Dalam minyak

bumi terdapat juga zat pengotor (impurities) berupa sulfur (belerang), nitrogen dan logam.

Pada umumnya zat pengotor yang banyak terdapat dalam minyak bumi adalah senyawa

sulfur organik yang disebut merkaptan. Merkaptan ini mirip dengan hidrokarbon pada

umumnya, tetapi ada penambahan satu atau lebih atom sulfur dalam molekulnya.

Senyawa sulfur yang lebih kompleks dalam minyak bumi terdapat dalam bentuk tiofen dan

disulfida. Tiofen dan disulfida ini banyak terdapat dalam rantai hidrokarbon panjang atau

pada produk distilat pertengahan (middle distillate). Selain itu zat pengotor lainnya yang

terdapat dalam minyak bumi adalah berupa senyawa halogen organik, terutama klorida, dan

logam organik, yaitu natrium (Na), Vanadium (V) dan nikel (Ni).

Titik didih minyak bumi parafin dan aspaltin tidak dapat ditentukan secara pasti, karena

sangat bervariasi, tergantung bagaimana komposisi jumlah dari rantai hidrokarbonnya. Jika

minyak bumi tersebut banyak mengandung hidrokarbon rantai pendek dimana memiliki

jumlah atom karbon lebih sedikit maka titik didihnya lebih rendah, sedangkan jika memiliki

hidrokarbon rantai panjang dimana memiliki jumlah atom karbon lebih banyak maka titik

didihnya lebih tinggi.

6. Proses Pembentukan Minyak Bumi

Membahas identifikasi minyak bumi tidak dapat lepas dari bahasan teori

pembentukan minyak bumi dan kondisi pembentukannya yang membuat suatu minyak bumi

menjadi spesifik dan tidak sama antara suatu minyak bumi dengan minyak bumi lainnya.

Ada banyak hipotesa tentang terbentuknya minyak bumi yang dikemukakan oleh para

ahli, beberapa diantaranya adalah :

1.Teori Biogenesis ( organik )

Macqiur (Perancis, 1758) merupakan orang yang pertama kali mengemukakan

pendapat bahwa minyak bumi berasal dari tumbuh-tumbuhan. Kemudian M.W. Lamanosow

(Rusia, 1763) juga mengemukakan hal yang sama. Pendapat di atas juga didukung oleh

sarjana lainnya seperti, New Beery (1859), Engler (1909), Bruk (1936), Bearl (1938) dan

Hofer. Mereka menyatakan bahwa: “minyak dan gas bumi berasal dari organisme laut yang

telah mati berjuta-juta tahun yang lalu dan membentuk sebuah lapisan dalam perut bumi.”

2.Teori Abiogenesis ( Anorganik )

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 2).

Dari sekian banyak hipotesa tersebut yang sering dikemukakan adalah Teori

Biogenesis, karena lebih bisa. Teori pembentukan minyak bumi terus berkembang seiring

dengan berkembangnya teknologi dan teknik analisis minyak bumi, sampai kemudian pada

tahun 1984 G. D. Hobson dalam tulisannya yang berjudul The Occurrence and Origin of Oil

and Gas menyatakan bahwa : “The type of oil is dependent on the position in the depositional

basin, and that the oils become lighter in going basinward in any horizon. It certainly seems

likely that the depositional environment would determine the type of oil formed and could

exert an influence on the character of the oil for a long time, even thought there is evolution”

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).Dalam proses ini,

terjadi kebocoran kecil yang memungkinkan satu bagian kecil karbon yang tidak dibebaskan

kembali ke atmosfir dalam bentuk CO2, tetapi mengalami transformasi yang akhir-nya

menjadi fosil yang dapat terbakar. Bahan bakar fosil ini jumlahnya hanya kecil sekali. Bahan

organik yang mengalami oksidasi selama pemendaman. Akibatnya, bagian utama dari karbon

organik dalam bentuk karbonat menjadi sangat kecil jumlahnya dalam batuan sedimen.

Pada mulanya senyawa tersebut (seperti karbohidrat, protein dan lemak) diproduksi

oleh makhluk hidup sesuai dengan kebutuhannya, seperti untuk mempertahankan diri, untuk

berkembang biak atau sebagai komponen fisik dan makhluk hidup itu. Komponen yang

dimaksud dapat berupa konstituen sel, membran, pigmen, lemak, gula atau protein dari

tumbuh-tumbuhan, cendawan, jamur, protozoa, bakteri, invertebrata ataupun binatang

berdarah dingin dan panas, sehingga dapat ditemukan di udara, pada permukaan, dalam air

atau dalam tanah.

Apabila makhluk hidup tersebut mati, maka 99,9 % senyawa karbon dan makhluk

hidup akan kembali mengalami siklus sebagal rantai makanan, sedangkan sisanya 0,1 %

senyawa karbon terjebak dalam tanah dan dalam sedimen. Inilah yang merupakan cikal bakal

senyawa-senyawa fosil atau dikenal juga sebagai embrio minyak bumi. Embrio ini

mengalami perpindahan dan akan menumpuk di salah satu tempat yang kemungkinan

menjadi reservoar dan ada yang hanyut bersama aliran air sehingga menumpuk di bawah

dasar laut, dan ada juga karena perbedaan tekanan di bawah laut muncul ke permukaan lalu

menumpuk di permukaan dan ada pula yang terendapkan di permukaan laut dalam yang

arusnya kecil. Embrio kecil ini menumpuk dalam kondisi lingkungan lembab, gelap dan

berbau tidak sedap di antara mineral-mineral dan sedimen, lalu membentuk molekul besar

yang dikenal dengan geopolimer. Senyawa-senyawa organik yang terpendam ini akan tetap

dengan karakter masing-masing yang spesifik sesuai dengan bahan dan lingkungan

pembentukannya. Selanjutnya senyawa organik ini akan mengalami proses geologi dalam

perut bumi. Pertama akan mengalami proses diagenesis, dimana senyawa organik dan

makhluk hidup sudah merupakan senyawa mati dan terkubur sampai 600 meter saja di bawah

permukaan dan lingkungan bersuhu di bawah 50°C.

Pada kondisi ini senyawa-senyawa organik yang berasal dan makhluk hidup mulai

kehilangan gugus beroksigen akibat reaksi dekarboksilasi dan dehidratasi. Semakin dalam

pemendaman terjadi, semakin panas lingkungannya, penam-bahan kedalaman 30 - 40 m akan

menaik-kan temperatur 1°C. Di kedalaman lebih dan 600 m sampai 3000 m, suhu

pemendaman akan berkisar antara 50 - 150 °C, proses geologi kedua yang disebut

katagenesis akan berlangsung, maka geopolimer yang terpendam mulal terurai akibat panas

bumi. Komponen-komponen minyak bumi pada proses ini mulai terbentuk dan senyawa–

senyawa karakteristik yang berasal dan makhluk hidup tertentu kembali dibebaskan dari

molekul. Bila kedalaman terus berlanjut ke arah pusat bumi, temperatur semakin naik, dan

jika kedalaman melebihi 3000 m dan suhu di atas 150°C, maka bahan-bahan organik dapat

terurai menjadi gas bermolekul kecil, dan proses ini disebut metagenesis.

Setelah proses geologi ini dilewati, minyak bumi sudah terbentuk bersama-sama

dengan bio-marka. Fosil molekul yang sudah terbentuk ini akan mengalami perpindahan

(migrasi) karena kondisi lingkungan atau kerak bumi yang selalu bergerak rata-rata se-jauh 5

cm per tahun, sehingga akan ter-perangkap pada suatu batuan berpori, atau selanjutnya akan

bermigrasi membentuk suatu sumur minyak. Apabila dicuplik batuan yang memenjara

minyak ini (batuan induk) atau minyak yang terperangkap dalam rongga bu-mi, akan

ditemukan fosil senyawa-senyawa organik. Fosil-fosil senyawa inilah yang diten-tukan

strukturnya menggunaan be-berapa metoda analisis, sehingga dapat menerangkan asal-usul

fosil, bahan pembentuk, migrasi minyak bumi serta hubungan antara suatu minyak bumi

dengan minyak bumi lain dan hubungan minyak bumi dengan batuan induk.