Minyak bumi merupakan komoditas hasil tambang yang sangat penting peranannya dalam kehidupan manusia, terutama sebagai sumber energi. Bahan bakar mulai dari elpiji, bensin, solar, hingga kerosin; serta material seperti lilin parafin dan aspal; dan berbagai reagen kimia yang dibutuhkan untuk pembuatan plastik, karet sintetis, deterjen, obat-obatan, dan lainnya dihasilkan dari minyak bumi.

Proses Pembentukan Minyak Bumi

Minyak bumi terbentuk dari pelapukan sisa-sisa organisme, seperti tumbuhan, hewan, dan jasad-jasad renik yang tertimbun dalam dasar lautan bersama lumpur selama jutaan tahun. Lumpur tersebut kemudian berubah menjadi batuan sedimen dan sisa-sisa organisme mengalami peruraian menjadi minyak dan gas di bawah tekanan dan suhu tinggi. Oleh karena berasal dari sisa-sisa organisme, minyak bumi dan gas alam sering juga disebut sebagai bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil tergolong sumber daya alam yang tak terbarukan sebagaimana proses pembentukannya yang sangat lama.

Komposisi Minyak Bumi

Minyak bumi adalah campuran kompleks yang sebagian besarnya (sekitar 90 hingga 97%) terdiri dari senyawa hidrokarbon. Hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi terutama adalah alkana, sedangkan sisanya adalah sikloalkana, alkena, alkuna, dan senyawa aromatik. Komponen kecil lainnya selain hidrokarbon adalah senyawa-senyawa karbon yang mengandung oksigen, belerang, ataupun nitrogen.

Gas alam sebagian besar terdiri dari alkana suku rendah (C₁ – C₄) dengan metana sebagai komponen utamanya. Selain alkana, juga terdapat gas lain seperti CO₂, O₂, N₂, H₂S, ataupun gas mulia seperti helium dalam jumlah yang sangat sedikit.

Proses Pengolahan Minyak Bumi

Untuk memperoleh minyak bumi, perlu dilakukan proses pengeboran. Minyak bumi yang ditemukan biasanya akan bercampur dengan gas alam. Minyak bumi yang telah dipisahkan dari gas alam berbentuk cairan kental hitam dan berbau disebut minyak mentah (crude oil). Minyak mentah ini masih belum bisa dimanfaatkan secara langsung, oleh karena itu perlu dilakukan pemurnian (refining) dengan distilasi bertingkat. Prinsip distilasi ini adalah pemisahan komponen-komponen campuran berdasarkan perbedaan titik didih sehingga diperoleh kelompok-kelompok komponen dalam rentang titik didih tertentu yang disebut fraksi-fraksi.

Fraksi Minyak Bumi dan Manfaat Minyak Bumi

Berikut ini fraksi hidrokarbon dari minyak bumi dan manfaat minyak bumi untuk setiap fraksinya.

Bensin

Bensin merupakan bahan bakar kendaraan bermotor yang memiliki peranan penting. Di Indonesia, tersedia beberapa jenis bensin, misalnya premium, pertamax, dan pertamax plus. Setiap jenis bensin memiliki mutu yang berbeda. Mutu bensin ditentukan oleh efektivitas pembakarannya di dalam mesin. Hal ini dipengaruhi ketepatan waktu pembakaran sehingga tidak menimbulkan ketukan (knocking) yang mengganggu gerakan piston pada mesin. Ketukan dapat mengurangi efisiensi bahan bakar, menyebabkan mesin mengelitik, dan bahkan merusak mesin.

Mutu bensin biasanya dinyatakan dengan bilangan oktan (octane number). Bilangan oktan ditentukan melalui uji pembakaran sampel bensin sehingga diperoleh karakteristik pembakarannya. Karakteristik tersebut kemudian dibandingkan dengan karakteristik pembakaran berbagai campuran n-heptana dan isooktana. Nilai bilangan oktan 0 ditetapkan untuk n-heptana yang mudah terbakar dan menghasilkan ketukan paling banyak, sedangkan nilai 100 untuk isooktana yang tidak mudah terbakar dan menghasilkan ketukan paling sedikit. Sebagai contoh, suatu campuran yang terdiri dari 25% n-heptana dan 75% isooktana akan mempunyai bilangan oktan (25/100 × 0) + (75/100 × 100) = 75. Jadi, pertamax dengan bilangan oktan 92 akan memiliki mutu bensin yang setara dengan campuran 92% isooktana dan 8% n-heptana.

Secara umum, bensin yang mengandung alkana rantai lurus akan memiliki nilai bilangan oktan lebih rendah dibanding yang mengandung alkana rantai bercabang, alisiklik, ataupun aromatik. Sebagai contoh, n-heksana memiliki bilangan oktan 25, sedangkan 2,2-dimetilbutana memiliki bilangan oktan 92.

Fraksi bensin dari hasil penyulingan umumnya mempunyai bilangan oktan 70 yang tergolong relatif rendah. Oleh karena itu, ada beberapa hal yang dapat dilakukan untuk menaikkan bilangan oktan:

• mengubah hidrokarbon rantai lurus dalam fraksi menjadi hidrokarbon rantai bercabang melalui proses reforming;
• menambahkan hidrokarbon alisiklik ataupun aromatik ke dalam campuran akhir fraksi bensin; atau
• menambahkan zat aditif antiketukan ke dalam bensin sehingga memperlambat pembakaran bensin. Zat antiketukan yang dapat digunakan yaitu TEL (tetraethyl lead) dengan rumus kimia Pb(C₂H₅)₄. Namun, senyawa timbal (Pb) ini merupakan racun yang dapat merusak otak, sehingga penggunaannya dilarang dan diganti dengan zat antiketukan lainnya seperti MTBE (methyl tertiary-butyl ether) ataupun etanol.

Contoh Soal dan Pembahasan

1. Apa metode dan prinsip dari pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi?

Jawab: Pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi dilakukan dengan metode distilasi bertingkat yang berdasarkan prinsip perbedaan titik didih komponen-komponen campuran.

2. Hitunglah bilangan oktan dari sampel bensin yang setara dengan campuran 95% isooktana dan 5% n-heptana.

Jawab: Bilangan oktan = (95/100 × 100) + (5/100 × 0) = 95

3. Tentukan komposisi dari bensin standar dengan bilangan oktan 84.

Jawab: Komposisinya yaitu 84% isooktana dan 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 dan 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 (3^rd edition). New York: McGraw-Hill Education

Sudarmo, Unggul. 2007. Kimia SMA 1 untuk SMA Kelas X. Jakarta: Phibeta

Artikel: Minyak Bumi – Proses Pembentukan, Pengolahan, Fraksi, dan Manfaat

Kontributor: Nirwan Susianto, S.Si.

Alumni Kimia FMIPA UI

Materi StudioBelajar.com lainnya:

1. Hukum Faraday
2. Korosi
3. Ikatan Ion Kovalen Logam