Pemisahan Minyak Bumi

Pemisahan minyak bumi
Minyak bumi terbentuk sebagai hasil akhir dari penguraian bahan-bahan organik
(sel-sel dan jaringan hewan/tumbuhan laut) yang tertimbun selama berjuta tahun di
dalam tanah, baik di daerah daratan atau pun di daerah lepas pantai. Hal ini
menunjukkan bahwa minyak bumi merupakan sumber daya alam yang tidak dapat
diperbaharui. Terbentuknya minyak bumi sangat lambat, oleh karena itu perlu
penghematan dalam penggunaannya.
Di Indonesia, minyak bumi banyak terdapat di bagian utara Pulau Jawa, bagian
timur Kalimantan dan Sumatera, daerah kepala burung Papua, serta bagian timur
Seram. Minyak bumi juga diperoleh di lepas pantai Jawa dan timur Kalimantan.
Minyak bumi kasar (baru keluar dari sumur eksplorasi) mengandung ribuan
macam zat kimia yang berbeda baik dalam bentuk gas, cair maupun padatan.
Bahan utama yang terkandung di dalam minyak bumi adalah hidrokarbon alifatik
dan aromatik. Minyak bumi mengandung senyawa nitrogen antara 0-0,5%,
belerang 0-6%, dan oksigen 0-3,5%. Terdapat sedikitnya empat seri hidrokarbon
yang terkandung di dalam minyak bumi, yaitu seri n-paraffin (n-alkana) yang
terdiri atas metana (CH4) sampai aspal yang memiliki atom karbon (C) lebih dari
25 pada rantainya, seri iso-paraffin (isoalkana) yang terdapat hanya sedikit dalam
minyak bumi, seri neptena (sikloalkana) yang merupakan komponen kedua
terbanyak setelah n-alkana, dan seri aromatik (benzenoid).
Komposisi senyawa hidrokarbon pada minyak bumi tidak sama, bergantung pada
sumber penghasil minyak bumi tersebut. Misalnya, minyak bumi Amerika
komponen utamanya ialah hidrokarbon jenuh, yang digali di Rusia banyak
mengandung hidrokarbon siklik, sedangkan yang terdapat di Indonesia banyak
mengandung senyawa aromatik dan kadar belerangnya sangat rendah.
Minyak bumi berdasarkan titik didihnya dapat dibagi menjadi sembilan fraksi.
Pemisahan ini dilakukan melalui proses destilasi.
Fraksi-fraksi minyak bumi
Minyak bumi ditemukan bersama-sama dengan gas alam. Minyak bumi yang telah
dipisahkan dari gas alam disebut juga minyak mentah (crude oil). Minyak mentah
dapat dibedakan menjadi:
 Minyak mentah ringan (light crude oil) yang mengandung kadar logam dan
belerang rendah, berwarna terang dan bersifat encer (viskositas rendah).
 Minyak mentah berat (heavy crude oil) yang mengandung kadar logam dan
belerang tinggi, memiliki viskositas tinggi sehingga harus dipanaskan agar
meleleh.
Minyak mentah merupakan campuran yang kompleks dengan komponen utama
alkana dan sebagian kecil alkena, alkuna, siklo-alkana, aromatik, dan senyawa
anorganik. Meskipun kompleks, untungnya terdapat cara mudah untuk
memisahkan komponen-komponennya, yakni berdasarkan perbedaan nilai titik
didihnya. Proses ini disebut distilasi bertingkat. Untuk mendapatkan produk akhir
sesuai dengan yang diinginkan, maka sebagian hasil dari distilasi bertingkat perlu
diolah lebih lanjut melalui proses konversi, pemisahan pengotor dalam fraksi, dan
pencampuran fraksi.
Distilasi bertingkat
Dalam proses distilasi bertingkat, minyak mentah tidak dipisahkan menjadi
komponen-komponen murni, melainkan ke dalam fraksi-fraksi, yakni kelompokkelompok yang mempunyai kisaran titik didih tertentu. Hal ini dikarenakan jenis
komponen hidrokarbon begitu banyak dan isomer-isomer hidrokarbon mempunyai
titik didih yang berdekatan. Proses distilasi bertingkat ini dapat dijelaskan sebagai
berikut:
Minyak mentah dipanaskan dalam boiler menggunakan uap air bertekanan tinggi
sampai suhu ~600oC. Uap minyak mentah yang dihasilkan kemudian dialirkan ke
bagian bawah menara/tanur distilasi.
Dalam menara distilasi, uap minyak mentah bergerak ke atas melewati pelat-pelat
(tray). Setiap pelat memiliki banyak lubang yang dilengkapi dengan tutup
gelembung (bubble cap) yang memungkinkan uap lewat.
Menara distilasi
Dalam pergerakannya, uap minyak mentah akan menjadi dingin. Sebagian uap
akan mencapai ketinggian di mana uap tersebut akan terkondensasi membentuk zat
cair. Zat cair yang diperoleh dalam suatu kisaran suhu tertentu ini disebut fraksi.
Fraksi yang mengandung senyawa-senyawa dengan titik didih tinggi akan
terkondensasi di bagian bawah menara distilasi. Sedangkan fraksi senyawasenyawa dengan titik didih rendah akan terkondensasi di bagian atas menara.
Sebagian fraksi dari menara distilasi selanjutnya dialirkan ke bagian kilang minyak
lainnya untuk proses konversi.
Fraksi-fraksi yang didapatkan setelah proses distilasi selanjutnya diolah lebih
lanjut dengan proses reforming, polimerisasi, treating, dan bleding.
1. Reforming
Reforming merupakan satu cara pengubahan bentuk, yaitu dari rantai lurus
menjadi bercabang. Proses ini digunakan untuk meningkatkan mutu bensin.
2. Polimerisasi
Polimerisasi merupakan suatu cara penggabungan monomer (molekulmolekul sederhana) menjadi molekul-molekul yang lebih kompleks.
3. Treating
Treating nerupakan proses penghilangan kotoran pada minyak bumi.
4. Bleading
Bleading merupakan proses penambahan zat adiktif.
Dekomposisi Minyak Bumi
Degradasi minyak bumi dapat dilakukan dengan memanfaatkan mikroorganisme
seperti bakteri, beberapa khamir, jamur, sianobakteria, dan alga biru.
Mikroorganisme ini mampu menguraikan komponen minyak bumi karena
kemampuannya mengoksidasi hidrokarbon dan menjadikan hidrokarbon sebagai
donor elektronnya. Mikroorganisme ini berpartisipasi dalam pembersihan
tumpahan minyak dengan mengoksidasi minyak bumi menjadi gas karbon dioksida
(CO2). Sebagai contoh, bakteri pendegradasi minyak bumi akan menghasilkan
bioproduk seperti asam lemak, gas, surfaktan, dan biopolimer yang dapat
meningkatkan porositas dan permeabilitas batuan reservoir formasi klastik dan
karbonat apabila bakteri ini menguraikan minyak bumi.
Di dalam minyak bumi terdapat dua macam komponen yang dibagi berdasarkan
kemampuan mikroorganisme menguraikannya, yaitu komponen minyak bumi yang
mudah diuraikan oleh mikroorganisme dan komponen yang sulit didegradasi oleh
mikroorganisme.
Komponen minyak bumi yang mudah didegradasi oleh bakteri merupakan
komponen terbesar dalam minyak bumi atau mendominasi, yaitu alkana yang
bersifat lebih mudah larut dalam air dan terdifusi ke dalam membran sel bakteri.
Jumlah bakteri yang mendegradasi komponen ini relatif banyak karena substratnya
yang melimpah di dalam minyak bumi. Isolat bakteri pendegradasi komponen
minyak bumi ini biasanya merupakan pengoksidasi alkana normal.
Komponen minyak bumi yang sulit didegradasi merupakan komponen yang
jumlahnya lebih kecil dibanding komponen yang mudah didegradasi. Hal ini
menyebabkan bekteri pendegradasi komponen ini berjumlah lebih sedikit dan
tumbuh lebih lambat karena kalah bersaing dengan pendegradasi alkana yang
memiliki substrat lebih banyak. Isolasi bakteri ini biasanya memanfaatkan
komponen minyak bumi yang masih ada setelah pertumbuhan lengkap bakteri
pendegradasi komponen minyak bumi yang mudah didegradasi.
Jenis Hidrokarbon yang Didegradasi Mikroba
1. Hidrokarbon Alifatik
Mikroorganisme pedegradasi hidrokarbon rantai lurus dalam minyak bumi ini
jumlahnya relatif kecil dibanding mikroba pendegradasi hidrokarbon aromatik. Di
antaranya adalah Nocardia, Pseudomonas, Mycobacterium, khamir tertentu, dan
jamur. Mikroorganisme ini menggunakan hidrokarbon tersebut untuk
pertumbuhannya. Penggunaan hidrokarbon alifatik jenuh merupakan proses
aerobik (menggunakan oksigen). Tanpa adanya O2, hidrokarbon ini tidak
didegradasi oleh mikroba (sebagai pengecualian adalah bakteri pereduksi sulfat).
Langkah pendegradasian hidrokarbon alifatik jenuh oleh mikroorganisme meliputi
oksidasi molekuler (O2) sebagai sumber reaktan dan penggabungan satu atom
oksigen ke dalam hidrokarbon teroksidasi.
Reaksi degradasi hidrokarbon alifatik
2. Hidrokarbon Aromatik
Banyak senyawa ini digunakan sebagai donor elektron secara aerobik oleh
mikroorganisme seperti bakteri dari genus Pseudomonas. Metabolisme senyawa ini
oleh bakteri diawali dengan pembentukan Protocatechuate atau catechol atau
senyawa yang secara struktur berhubungan dengan senyawa ini. Kedua senyawa
ini selanjutnya didegradasi menjadi senyawa yang dapat masuk ke dalam siklus
Krebs (siklus asam sitrat), yaitu suksinat, asetil KoA, dan piruvat.
Reaksi perubahan senyawa benzene menjadi catechol
Kualitas bensin
Salah satu hasil pengolahan distilasi bertingkat minyak bumi adalah bensin, yang
dihasilkan pada kisaran suhu 30 ºC – 200 ºC. bensin yang dihasilkan dari distilasi
bertingkat disebut bensin distilat langsung (straight run gasoline). Bensin
merupakan campuran dari isomer-isomer heptana dan oktana. Bensin biasa juga
disebut petrol atau gasoline. Fraksi bensin merupakan hasil yang dihasilkan paling
sedikit.
Mutu atau kualitas bensin ditentukan oleh presentase isooktana yang terkandung di
dalamnya atau yang biasa disebut bilangan oktan. Untuk meningkatkan bilangan
oktan bensin, ditambahkan suatu zat yang disebut TEL (tetraetil lead) atau tetraetil
timbal. Namun demikian penggunaan TEL ini memberikan dampak yang tidak
baik bagi kesehatan manusia. Untuk itu sekarang sedang digalakkan penggunaan
bensin tanpa timbale yaitu dengan mengganti TEL menjadi MTBE (metil tersier
butil eter) yang memiliki fungsi sama untuk meningkatkan bilangan oktan tetapi
tidak melepaskan timbal di udara.