Minyak Bumi Kl X

MINYAK BUMI

KELAS X

Proses pembentukan minyak bumi

Minyak bumi dan gas alam diduga berasal dari jasad renik lautan, tumbuhan dan hewan yang mati sekitar 150 juta tahun yang lalu. Dugaan tersebut didasarkan pada kesamaan unsur-unsur yang terdapat dalam bahan tersebut dengan unsur-unsur yang terdapat pada makhluk hidup. Sisa-sisa organisme itu mengendap di dasar laut, kemudian ditutupi oleh lumpur yang lambat laun mengeras karena tekanan lapisan diatasnya sehingga berubah menjadi batuan. Sementara itu bakteri anaerob menguraikan sisa-sisa organisme itu sehingga menjadi minyak bumi dan gas yang terperangkap di antara lapisan-lapisan kulit bumi. Proses pembentukan minyak bumi dan gas ini membutuhkan waktu yang sangat lama. Bahkan sepanjang umur kita pun belum cukup untuk membuat minyak bumi dan gas. Jadi kita harus melakukan penghematan dan berusaha mencari sumber energi alternatif.

Komposisi minyak bumi

Minyak bumi hasil pengeboran masih berupa minyak mentah (crude oil) yang kental dan hitam. Crude oil ini terdiri dari campuran hidrokarbon yaitu

1. Alkana
   Senyawa alkana yang paling banyak ditemukan adalah n-oktana dan isooktana (2,2,4-trimetil pentana)
2. Hidrokarbon aromatisDiantaranya adalah etil benzene
3. Sikloalkana Antara lain siklopentana dan etil sikloheksana
4. Belerang (0,01-0,7%)
5. Nitrogen (0,01-0,9%)
6. Oksigen (0,06-0,4%)
7. Karbon dioksida [CO₂]
8. Hidrogen sulfida [H₂S]

Pengolahan minyak bumi

Minyak bumi biasanya beradai 3-4 Km di bawah permukaan. Untuk mengambil minyak bumi tersebut kita harus membuat sumur bor yang telah di sesuaikan kedalamannya. Minyak mentah yang diperoleh ditampung dalam kapal tangker atau dialirkan ke kilang minyak dengan menggunakan pipa. Minyak mentah yang tadi diperoleh belum bisa dimanfaatkan sebagai bahan bakar maupun keperluan lainnya. Minyak mentah tersebut haruslah diolah terlebih dahulu. Minyak mentah mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon dengan jumlah atom C-1 hingga C-50. Pengolahan minyak bumi dilakukan melalui distilasi bertingkat, dimana minyak mentah dipisahkan ke dalam kelompok-kelompok dengan titik didih yang mirip. Hal tersebut dilakukan karena titik didih hidrokarbon meningkat seiring dengan bertambahnya atom karbon (C) dalam molekulnya.
Mula mula minyak metah dipanaskan pada suhu sekitar 400C. Setelah dipanaskan kemudian di alirkan ke menara fraksionasi/destilasi

Menara destilasi

Dimenara inilah terjadi proses destilasi. Yaitu proses pemisahan larutan dengan menggunakan panas sebagai pemisah. Syarat utama agar terjadinya proses destilasi adalah adanya perbedaan komposisi antara fase cair dan fase uap. Dengan demikian apabila komposisi fase cair dan face uap sama maka proses destilasi tidak mungkin dilakukan. Proses destilasi pada kilang minyak bumi merupakan pengolahan secara fisika yang primer sebagai awal dari semua proses memproduksi BBM (Bahan Bakar Minyak).

Skema penyulingan minyak

Proses Penyulingan Minyak Mentah Menjadi Fraksi-Fraksi Minyak Bumi

	Hasil	Jumlah Atom C	Aplikasi
	Gas Gasolin Kerosin Diesel Pelumas Residu	1 – 45 – 10 11 – 15 16 – 20 21 – 40 > 50	Bahan bakar gas, plastik,bahan kimiaBahan bakar cair (bensin), Bahan kimia Bahan bakar pesawat, bahan bakar kompor, bahan kimia Bahan bakar diesel, bahan kimia Pelumas, lilin, malam (wax) Aspal, zat anti bocor(waterproof)

Minyak mentah hasil dari pengeboran di alirkan ke kapal tangker untuk kemudian di distribusikan ke kilang minyak. Disinilah terjadi proses destilasi yang sudah di jalaskan di atas. Pertama, miyak mentah dipanaskan dengan suhu sekitar 400 derajat C. Komponen yang titik didihnya lebih tinggi akan tetap berupa cairan dan akan mengalir turun ke bawah, sedangkan yang titik didihnya lebih randah akan menguap naik ke atas melalui sungkup-sungkup yang disebut sungkup gelembung. Semakin keatas suhu di dalam menara fraksionasi itu semakin rendah. Dengan demikian, setiap kali komponen dengan titik didih lebih tinggi naik, akan mengembun dan terpisah, sedangkan komponen dengan titik didih lebih rendah akan terus naik ke bagian yang lebih atas lagi. Begitulah seterusnya, sehingga komponen yang paling atas itu berupa gas. Komponen yang berupa gas itu disebut gas petrolium. Kemudia gas petrolium tersebut dicairkan dan dikenal sebagai LPG (Liquefied Petroleum Gas).

Hasil olahan minyak bumi

Dari skema di halaman sebelumnya kita dapat melihat hasil-hasil dari proses destilasi minyak mentah. Diatnaranya yaitu :

LPG
Liquefied Petroleum Gas (LPG) PERTAMINA dengan brand ELPIJI, merupakan gas hasil produksi dari kilang minyak (Kilang BBM) dan Kilang gas, yang komponen utamanya adalah gas propana (C3H8) dan butana (C4H10) lebih kurang 99 % dan selebihnya adalah gas pentana (C5H12) yang dicairkan

Bahan bakar penerbangan
Bahan bakar penerbangan salah satunya avtur yang digunakan sebagai bahan bakar persawat terbang.

Bensin
Bensin merupakan bahan bakar transportasi yang masih memegang peranan penting sampai saat ini. Bensin mengandung lebih dari 500 jenis hidrokarbon yang memiliki rantai C5-C10. Kadarnya bervariasi tergantung komposisi minyak mentah dan kualitas yang diinginkan.

Minyak tanah ( kerosin )
Bahan bakar hidrokarbon yang diperoleh sebagai hasil penyulingan minyak bumi dengan titik didih yang lebih tinggi daripada bensin; minyak tanah; minyak patra.

Solar
Diesel, di Indonesia lebih dikenal dengan nama solar, adalah suatu produk akhir yang digunakan sebagai bahan bakar dalam mesin diesel yang diciptakan oleh Rudolf Diesel, dan disempurnakan oleh Charles F. Kettering.

Pelumas
Pelumas adalah zat kimia, yang umumnya cairan, yang diberikan diantara dua benda bergerak untuk mengurangi gaya gesek. Pelumas berfungsi sebagai lapisan pelindung yang memisahkan dua permukaan yang berhubungan

Lilin
Lilin adalah sumber penerangan yang terdiri dari sumbu yang diselimuti oleh bahan bakar padat. Bahan bakar yang digunakan adalah paraffin

Minyak bakar
Minyak bakar adalah hasil distilasi dari penyulingan minyak tetapi belum membentuk residu akhir dari proses penyulingan itu sendiri. Biasanya warna dari minyak bakar ini adalah hitam chrom. Selain itu minyak bakar lebih pekat dibandingkan dengan minyak diesel

Aspal
Aspal ialah bahan hidro karbon yang bersifat melekat (adhesive), berwarna hitam kecoklatan, tahan terhadap air, dan visoelastis. Aspal sering juga disebut bitumen merupakan bahan pengikat pada campuran beraspal yang kuat

Fraksi-faksi yang didapatkan setelah proses distilasi selanjutnya diolah lebih lanjut dengan proses reforming, polimerisasi, treating, dan blending.
1. Reforming
Reforming merupakan suatu cara pengubahan bentuk, yaitu dari rantai lurus menjadi bercabang. Proses ini digunakan untuk meningkatkan mutu bensin.
2. Polimerisasi
Polimerisasi merupakan suatu cara penggabungan monomer (molekul molekul sederhana) menjadi molekul-molekul yang lebih kompleks.
3. Treating
Treating merupakan proses penghilangan kotoran pada minyak bumi.
4. Blending
Blending merupakan proses penambahan zat aditif.

Dampak negatif penggunaan minyak bumi

1. Pencemaran udara
   Turunnya kualitas udara akibat zat sisa dari pemakaian minyak bumi

2. Perubahan iklim
   Penggunaan minyak bumi akan menghasilkan zat sisa berupa CO2¬. Gas tersebut dapat menimbulkan efek rumah kaca di bumi sehingga terjadilah pemanasan global yang sekarang ini sedang terjadi. Pemanasan global tersebutlah yang memicu perubahan iklim di berbagai balahan dunia

3. Pencemaran air
   Eksploitasi miyak bumi dengan menggunakan kapal tangker, tidak menutup kemungkinan adanya kebocoran pada kapal tangker tersebut. Karena kapal tangker itu bocor, maka minyak mentah yang ada di dalamnya akan keluar dan jatuh keair sehingga mengakibatkan pencemaran air.

BENSIN SEBAGAI BAHAN BAKAR

Bensin adalah campuran isomer-isomer heptana (C7H16) dan oktana (C8H18).

Bensin yang komponen terbanyaknya hidrokarbon rantai bercabang, energi hasil pembakarannya lebih besar dibandingkan dengan bensin yang komponen terbanyaknya rantai lurus. Dengan

demikian bensin dari hidrokarbon rantai lurus kurang efisien untuk menggerakkan mesin kendaraan.

Kurangnya efisiensi ini ditandai dengan suara ketukan (knocking) pada mesin kendaraan. Dengan demikian, sebaiknya menggunakan bensin yang komponennya senyawa hidrokarbon bercabang.

Komponen bensin yang paling banyak cabangnya adalah 2,2,4-trimetilpentana atau isooktana dengan rumus:

                CH3

 

H3C – C – CH2 – CH – CH3

 

                CH3            CH3

Apa kegunaan bensin dalam kehidupan sehari-hari?

Bensin merupakan fraksi minyak bumi yang paling komersial, paling banyak diproduksi, dan paling banyak digunakan, sebab berfungsi sebagai bahan bakar kendaraan bermotor yang menjadi alat transportasi manusia sehari-hari.

Bensin yang dijual di pasaran merupakan campuran isooktana dengan alkanaalkana lainnya, seperti heptana dan oktana.

Persentase isooktana dalam suatu bensin disebut angka oktana (bilangan oktana). Misalnya campuran yang mengandung 20% n-heptana dan 80%

isooktana, mempunyai bilangan oktan 80. Mutu atau kualitas bensin ditentukan oleh besarnya bilangan oktan.

Makin tinggi harga bilangan oktan suatu bensin, berarti bensin tersebut makin bagus atau makin efisien dalam menghasilkan energi. Bensin premium mutunya lebih rendah dibandingkan petramax.

Bensin premium memiliki bilangan oktan antara 80 - 84 sedangkan petramax mempunyai bilangan oktan 92 - 94. Selain itu, di pasaran dikenal pula petramax plus yang memiliki bilangan oktan 98.

Bila bilangan oktan bensin rendah, pada mesin kendaraan akan timbul suara ketukan (knocking) sehingga mesin mudah panas dan rusak. Untuk meningkatkan bilangan oktan pada bensin ditambahkan TEL (Tetra Etyl Lead) dengan rumus kimia Pb(C2H5)4. TEL dikenal sebagai anti knocking.

Penggunaan TEL ini ternyata menimbulkan masalah yaitu timbulnya pencemaran udara oleh partikulat Pb. Agar PbO hasil pembakaran tidak mengendap dalam mesin dan keluar melalui knalpot,maka ditambahkan lagi senyawa 1,2-dibromoetana, sehingga yang keluar dari hasil pembakaran adalah PbBr2 yang mudah menguap.

Fraksi bensin dalam minyak bumi sebetulnya relatif sedikit jumlahnya. Oleh karena itu, bensin banyak diperoleh dari hasil cracking minyak bumi, yaitu pemutusan hidrokarbon yang rantainya panjang menjadi rantai yang lebih pendek atau reforming yaitu pengubahan molekul bensin yg bermutu kurang baik (  rantai karbon lurus) menjadi bensin yang bermutu lebih baik (rantai karbon bercabang)

Bilangan Oktan Hidrokarbon

Hidrokarbon	Bilangan Oktan Road Indeks
n-heptana	0
2-metilheptana	23
n-heksana	25
2-metilheksana	44
1-heptena	60
n-pentana	62
1-pentena	84
1-butena	91
Sikloheksana	97
2,2,4-trimetil pentana	100

Makin tinggi nilai bilangan oktan, daya tahan terhadap ketukan makin kuat (tidak terjadi ketukan). Ini dimiliki oleh 2,2,4-trimetilpentana (isooktana), sedangkan n-heptana memiliki ketukan tertinggi. Oleh karena 2,2,4-trimetilpentana memiliki bilangan oktan tertinggi (100) dan n-heptana terendah (0) maka campuran kedua senyawa tersebut dijadikan standar untuk mengukur bilangan oktan. Untuk memperoleh bilangan oktan tertinggi, selain berdasarkan komposisi campuran yang dioptimalkan juga ditambah zat aditif, seperti tetraetillead (TEL) atau Pb(C₂H₅)₄. Penambahan 6 mL TEL ke dalam satu galon bensin dapat meningkatkan bilangan oktan 15–20 satuan. Bensin yang telah ditambah TEL dengan bilangan oktan 80 disebut bensin premium. Metode lain untuk meningkatkan bilangan oktan adalah termal reforming. Teknik ini dipakai untuk mengubah alkana rantai lurus menjadi alkana bercabang dan sikloalkana. Teknik ini dilakukan pada suhu tinggi (500–600°C) dan tekanan tinggi (25–50 atm).

Dampak Penggunaan TEL pada Bensin

Proses penambahan TEL pada bensin premium dapat menimbulkan pencemaran yang diakibatkan oleh Pb di udara, air, maupun tanah. Bila termakan oleh kita akan menyebabkan terganggunya pembentukan sel darah merah,merusak otak, dan menghalangi proses metabolisme. Sekarang penggunaan TEL sebagai zat aditif pada bensin tidak diperbolehkan lagi dan digantikan oleh senyawa lain yang lebih ramah lingkungan yaitu MTBE (Methyl Tertiary Buthyl Ether). Contoh bensin yang menggunakan MTBE adalah petramax dan petramax

LATIHAN SOAL

Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat.

1. Minyak bumi terbentuk selama ribuan tahun berasal dari fosil ….
A. dinosaurus
B. paus
C. tumbuhan
D. binatang mamalia
E. plankton dan tumbuhan

2. Faktor-faktor yang menyebabkan batuan fosil berubah menjadi minyak bumi adalah ….
A. panas matahari
B. tekanan dan panas bumi
C. gempa tektonik
D. badai tsunami
E. letusan gunung dan lahar merapi

3. Untuk menentukan secara akurat keberadaan minyak mentah di dalam bumi dipakai teknik ….
A. peledakan
B. gelombang seismik
C. pantauan udara
D. gelombang kejut
E. mikroskop

4. Minyak bumi umumnya bersumber di wilayah lepas pantai sampai laut dalam. Hal ini terjadi karena ….
A. akibat pergeseran lapisan bumi
B. pembentukan fosil berasal dari hewan laut
C. memiliki dasar bumi yang dalam
D. sudah menjadi hukum alam
E. akibat sering terjadi gempa tektonik di laut

5. Minyak bumi tergolong sumber energi tidak terbarukan sebab ….
A. proses pembentukan memerlukan waktu ribuan tahun
B. alam tidak dapat menciptakan lagi minyak bumi
C. dapat didaur ulang dari hasil pembakaran
D. tidak dapat dibuat oleh manusia dengan teknologi apapun
E. minyak bumi bukan sumber energi baru

6. Senyawa berikut yang tidak tergolong fraksi minyak bumi adalah ….
A. alkana, sikloalkana
B. alkena, aromatik
C. asam lemak jenuh dan tidak jenuh
D. butana, heksana, propana
E. kerosin, solar, aspal

7. Fraksi minyak bumi terbanyak adalah ….
A. alkana dan sikloalkana
B. aldehida dan aromatik
C. sikloalkana dan aromatik
D. LPG, LNG, dan aspal
E. bensin premium dan solar

8. Prinsip dasar dari pemisahan minyak bumi adalah perbedaan ….
A. warna
B. viskositas
C. titik didih
D. massa molekul
E. kereaktifan

9. Teknik yang diterapkan untuk memisahkan fraksi minyak bumi adalah ….
A. ekstraksi
B. destilasi bertingkat
C. permurnian bertingkat
D. dekantasi
E. magnetisasi

Untuk menjawab soal no 10 dan 11, perhatikan gambar pengolahan minyak bumi berikut ini.

10. Campuran LPG terdapat pada bagian ….
A. I
B. II
C III
D. IV
E. V

11. Fraksi III adalah ….
A. LPG
B. kerosin
C. residu
D. gasolin
E. pelumas

12. Ebtanas 1996:
Dari hasil penyulingan minyak bumi:

No.	Jumlah Atom C	Titik Didih/°C
1.	C1 – C4	< 40
2.	C5 – C10	40 – 180
3.	C11 – C12	160 – 250
4.	C13 – C25	220 – 350
5	C26 – C28	> 350

Fraksi nomor urut 3 digunakan untuk ….
A. bahan bakar pesawat dan diesel
B. bensin premium
C. pembuatan LPG
D. bahan baku Plastik
E. pembuatan parafin

13. Ketika suhu dalam kolom fraksionasi mencapai 110°C, fraksi minyak bumi yang menguap adalah yang mengandung jumlah atom karbon ….
A. 1 – 5
B. 6 – 10
C. 13 – 20
D. 21 – 30
E. 50 ke atas

14. Fraksi gasolin dalam minyak bumi memiliki jumlah atom karbon berkisar antara ….
A. 1 – 5
B. 6 – 10
C. 13 – 20
D. 21 – 30
E. 50 ke atas

15. Fraksi minyak mentah yang tersisa dalam kolom fraksionasi dapat digunakan sebagai ….
A. bahan bakar untuk memasak
B. bahan bakar untuk kendaraan
C. aspal untuk mengeraskan jalan
D. pelarut senyawa karbon
E. pelumas mesin

16. Proses pengubahan molekul hidrokarbon yang berantai panjang menjadi molekul yang lebih pendek dinamakan ….
A. distilasi
B. reforming
C. ekstraksi
D. perengkahan
E. destruksi

17. Proses penggabungan molekul hidrokarbon yang berantai pendek menjadi yang lebih panjang dinamakan ….
A. distilasi
B. reforming
C. ekstraksi
D. perengkahan
E. destruksi

18. Ebtanas 1998:
Komposisi dari bensin premium dengan bilangan oktan 80 adalah ….
A. 20% n-heptana dan 80% isooktana
B. 20% isooktana dan 80% n-heptana
C. 20% n-heksana dan 80% isooktana
D. 20% isooktana dan 80% n-heksana
E. 20% n-pentana dan 80% isooktana

19. Dari penyataan berikut:
• Alkana bercabang dan sikloalkana terbakar lebih merata daripada alkana rantai lurus.
• Alkana rantai pendek (C4) terbakar lebih merata daripada alkana rantai panjang ( C7).
• Alkena terbakar lebih merata dari alkana.
Pembakaran paling merata adalah campuran dari ….
A. alkana bercabang dan alkena
B. alkana rantai pendek dan alkena
C. alkana rantai panjang dan alkena
D. sikloalkana dan alkana rantai pendek
E. alkana bercabang rantai pendek dan alkena

20. Komposisi bensin dari campuran 87% isooktana dan 13% n-heptana memiliki bilangan oktan sebanyak ….
A. 80
B. 87
C. 96
D. 100
E. 113

21. Zat aditif yang dapat meningkatkan bilangan oktan adalah ….
A. timbel oksida
B. timbel sulfat
C. tetraetiltimbel
D. trietiltimbel
E. trinitrotoulena

22. Penambahan TEL ke dalam bensin premium menghasilkan endapan hitam PbO dan tertimbun dalam mesin motor. Untuk menghindari hal ini biasanya ditambahkan ….
A. CH₂Br₂
B. PbSO₄
C. PbCl₂
D. PbS
E. Pb(C₂H₃O₂)₂

23. Bahaya gas karbon monoksida terhadap manusia adalah ….
A. mempercepat perkaratan logam
B. mengurangi kadar CO₂ di udara
C. merusak lapisan ozon
D. menyebabkan penyakit paru-paru
E. mudah bereaksi dengan haemoglobin

24. Gas pencemar yang mengakibatkan terjadinya kabut fotokimia adalah ….
A. SO₂
B. CO₂
C. CnHx
D. NO
E. CO

25. Pencemar udara yang mengakibatkan terjadinya hujan asam adalah ….
A. CO
B. CO₂
C. SO₂
D. N₂
E. freon

Esai Soal dan jawaban minyak bumi

B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.
1. a. Bagaimana proses pembentukan minyak bumi di alam.
    b. Bagaimanakah pengolahan minyak bumi dan kegunaan setiap fraksi.
    c. Bagaimana dampak pembakaran minyak bumi terhadap lingkungan.
2. Sumber energi apakah yang terbarukan? Kemukakan pendapat Anda tentang sumber energi  baru dan terbarukan.
3. Sifat-sifat apa yang dimiliki oleh fraksi minyak mentah yang lebih mudah terbakar daripada minyak mentah yang sukar terbakar? Bandingkan bensin dan minyak tanah.
4. Mengapa dengan bertambahnya jumlah atom karbon dalam fraksi minyak bumi, viskositasnya (kekentalan) meningkat?
5. Jika bensin, minyak tanah, dan minyak pelumas dicampurkan, kemudian dimasukkan ke dalam alat suling:
a. manakah fraksi yang pertama keluar dari alat destilasi?
b. Manakah yang memiliki titik didih paling tinggi dan paling rendah?

Kunci Jawaban Soal dan jawaban minyak bumi
I. Pilihan ganda Soal dan jawaban minyak bumi
1. E 11. B 21. C
3. B 13. B 23. E
5. A 15. C 25. C
7. A 17. B
9. B 19. E

II. Esai Soal dan jawaban minyak bumi
1. a., b., c. telah diterangkan dalam materi
3. Minyak mentah yang mudah terbakar adalah yang memiliki rantai karbon tidak terlalu panjang, sehingga pada saat pembakaran, ikatan antarrantai karbon mudah diputuskan dengan energi tidak terlalu besar.
5. a. Pertama yang keluar adalah yang memiliki titik didih paling rendah, yaitu bensin, disusul minyak tanah, dan terakhir pelumas.
b. Titik didih paling rendah adalah bensin. Titik didih paling tinggi adalah pelumas.

ALHAMDULILLAH