Sumber energi yang benyak digunakan untuk memasak, kendaraan bermotor, dan industri, berasal dari minyak bumi, gas alam, dan batu bara. Ketiga jenis bahan bakar tersebut berasal dari pelapukan sisa-sisa organisme sehingga disebut bahan bakar fosil.

 

  1. 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. Karena ini merupakan makalah kimia, maka pendekatan yang saya lakukan lebih banyak kepada aspek kimianya daripada dari aspek geologi. Ada banyak hipotesa tentang terbentuknya minyak bumi yang dikemukakan oleh para ahli, beberapa diantaranya adalah :

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.”

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.

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”.

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 akhirnya 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 sebagai 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 akanmengalami 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.

 

  1. Komponen Utama Minyak Bumi

Minyak bumi adalah suatu campuran kompleks yang sebagian besar terdiri atas hidrokarbon. Hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi terutama dalam alkana, kemudian sikloalkana. Komponen lainnya adalah hidrokarbon aromatik, sedikit alkena, dan berbagai senyawa karbon yang mengandung oksigen, nitrogen, dan belerang. Komposisi minyak bumi sangat bervariasi dari satu sumur ke sumur lainnya dan dari satu daerah ke daerah lain.

 

 

 

  1. Teknik Pemisahan Minyak Bumi

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.

Pengolahan minyak bumi dimulai dengan memanaskan minyak mentah pada suhu sekitar 400 derajat C, kemudian dialirkan ke dalam menara fraksionasi di mana akan terjadi pemisahan berdasarkan perbedaan titik didih. Komponen yang titik didihnya lebih tinggi akan tetap berupa cairan dan turun ke bawah, sedangkan yang titik didihnya lebih tinggi akan tetap berupa cairan dan turun ke bawah, sedangkan yang titik didihnya lebih rendah akan menguap dan naik ke bagian atas melaului sungkup-sungkup yang disebut sungkup gelembung. Sementara itu, semakin ke atas, suhu semakin rendah, sehingga setiap kali komponen dengan titik didih lebih tinggi naik, akan mengembun dan terpisah, sedangkan komponen yang titik didihnya rendah akan terus naik kebagian yang lebih atas lagi. Demikian selanjutnya, sehingga komponen yang mencapai puncak menara adalah komponen yang pada suhu kamar berupa gas. Komponen yang berupa gas itu disebut gas petroleum. Melalui kompresi dan pendinginan, gas petroleum di cairkan sehingga di peroleh LPG (Liquified Petroleum Gas).

 

 

 

 

 

 

 

  1. Fraksi-fraksi minyak bumi

Minyak bumi adalah suatu campuran kompleks yang sebagian besar terdiri atas hidrokarbon. Hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi terutama adalah alkana, semudian sikloalkana. Komponen lainnya adalah hidrokarbon aromatik, sedikit alkena, dan berbagai senyawa karbon yang mengandung oksigen, nitrogen, dan belerang. Komposisi minyak bumi sangat bervariasi dari satu sumur ke sumur lainnya dan dari satu daerah ke daerah lainnya.

 

Tabel 7.6   fraksi hidrokarbon hasil penyulingan minyak bumi

 

Fraksi

 

Ukuran Molekul

 

Titik Didih

 

Kegunaan

 

Gas

 

Petroleum eter

 

Bensin  (gasoline)

 

Kerosin, minyak diesel/solar

 

 

Minyak pelumas

 

 

 

Parafin

 

 

Aspal

 

 

C1  –  C5

 

 

C5  –  C7

 

 

C5  –  C12

 

 

C12  –  C18

 

 

 

C16 ke atas

 

 

C20 ke atas

 

 

 

 

 

C25 ke atas

 

-160  –  30

 

 

30  –  90

 

 

30  –  200

 

 

180  –  400

 

 

 

350 ke atas

 

 

Merupakan zat padat dengan titik cair rendah

 

 

Residu

 

Bahan bakar (LPG), sumber hidrogen

 

Pelarut, binatu kimia (bahan dry cleaning)

 

Bahan bakar motor

 

 

Bahan bakar mesin diesel, bahan bakar industri, untuk cracking

 

Pelumas

 

 

Lilin dan lain-lain

 

 

 

 

 

Bahan bakar dan untuk pelapis jalan raya

 

 

 

 

 

  1. Bensin

 

 

Petrol (biasa disebut Gasoline di Amerika Serikat dan Kanada, di indonesia disebut bensin) adalah cairan campuran yang berasal dari minyak bumi dan sebagian besar tersusun dari hidrokarbon serta digunakan sebagai bahan bakar dalam mesin pembakaran dalam.

Dewasa ini, tersedia 3 jenis bensin, yaitu premiun, pertamax, dan pertamax plus. Ketiganya mempunyai mutu yang berbeda. Adapun mutu bahan bakar bensin yang dikaitkan dengan jumlah ketukan (knocking) yang ditimbulkannya dan dinyatakan dengan nilai oktan. Semakin sedikit ketukan, semakin baik mutu bensin, dan semakin tinggi nilai oktannya.

 

Ketukan adalah suatu perilaku yang kurang 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 mesuisak mesin.

 

Fraksi bensin dari hasil penyulingan mempunyai nilai oktan yang rendah. Hal itu terjadi karena sebagian besar bensin dari hasil penyulingan terdiri dari alkana rantai lurus. Nilai oktan bensin harus ditingkatkan sebelum dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan. Hal ini dapat dilakukan dengan reforming atau menambahkan zat anti ketukan. Reforming adalah suatu proses untuk merubah alkana rantai lurus menjadi rantai bercabang, sehingga akan menaikkan nilai oktan. Salah satu zat anti ketukan yang masih digunakan di negara kita adalah Tetraethyl lead (TEL, Lead = timbel atau timah hitam) yang rumus kimianya Pb(C2H5)4. penambahan 2-3 mL zat ini ke dalam 1 galon bensin dapat menaikkan nilai oktan sebesar 15 poin.

 

Di zaman modern, dengan mobilitas manusia yang sangat tinggi, bensin merupakan cairan yang sangat penting. Vitalnya bensin bagi perekonomian suatu negara sama seperti vitalnya darah bagi tubuh manusia. Tanpa bensin (dan minyak solar), dunia yang kita ketahui sekarang seperti akan berhenti berdenyut. Sebetulnya apa sih  yang terkandung di dalam bensin sehingga menjadikannya sangat penting? Artikel ini akan membahas lebih dalam tentang hal ini.

 

Secara sederhana, bensin tersusun dari hidrokarbon rantai lurus, mulai dari C7 (heptana) sampai dengan C11. Dengan kata lain, bensin terbuat dari molekul yang hanya terdiri dari hidrogen dan karbon yang terikat antara satu dengan yang lainnya sehingga membentuk rantai.

 

Jika kita membakar bensin pada kondisi ideal, dengan oksigen berlimpah, maka akan dihasilkan CO2, H2O dan energi panas. 1 galon bensin (4,5 liter) mengandung 132 x 106 joule energi, yang ekuivalen dengan 125.000 BTU (British Thermal Unit) atau 37 kwh. Jika manusia bisa mencerna bensin, maka dengan meminum 1 galon bensin ini akan sama dengan memakan 110 hamburger, tetapi kenyataannya tubuh manusia tidak memiliki enzim yang bisa mengubah bensin ini menjadi CO2 dan H2O, sehingga tidak bisa menyerap energi yang dikandung di dalam bensin.

 

Sejak tahun 1930, seiring dengan berkembangnya industri kendaraan bermotor, penggunaan bensin meningkat dengan cepat, sehingga bensin hasil penyulingan tidak mencukupi kebutuhan. Untuk menambah produksi, maka fraksi berat dikonversi menjadi bensin melalui proses cracking atau perengkahan. Bensin yang diperoleh melalui cracking lebih baik daripada hasil penyulingan, sehingga produk tersebut dicampurkan dengan bensin hasil penyulingan langsung. Proses pencampuran ini disebut blending.

 

Di tanah air, disediakan tiga jenis bensin yang dibedakan berdasarkan nilai oktan. Masing-masing: premium (88), Pertamax Biru (92) dan Pertamax Plus (95). Merek lain seperti Shell memberi label produknya dengan Super (92) dan Super Extra (95). Semakin tinggi oktan bensin, makin mahal harganya.

 

Faktor harga tersebutlah yang menyebabkan pengguna mobil lebih memilih premium. Apalagi bila harga diturunkan lagi. Perbedaan harga yang makin besar membuat pemilik mobil makin tergoda beralih ke premium. Pasalnya, mereka memperoleh keuntungan biaya operasional yang makin murah. Namun korbannya adalah mesin dan lingkungan.

 

Dengan nilai oktan lebih rendah, premium lebih sensitif atau mudah mengalami gejala yang disebut “menembak”. Bahasa kerennya, “auto-ignition” atau pembakaran terjadi dengan sendirinya. Padahal pembakaran harus dipicu oleh bunga api yang dipercikan oleh busi. Waktunya pun telah ditentukan (ignition timing).

 

Bilangan oktan adalah indikator bensin “tidak mudah terbakar dengan sendirinya”. Makin tinggi bilangan oktan, semakin tinggi kemampuannya melawan godaan untuk terbakar sendiri. Sebaliknya, makin rendah oktannya, gampang tersulut dan terbakar tanpa harus “dikompori” busi.

 

Efisiensi -Untuk sebuah mesin yang mampu bekerja dengan efisiensi tinggi, yang diperlukan bukan bahan bakar yang mudah terbakar pada suhu lebih rendah. Tetapi bahan bakar yang menghasilkan ledakan besar pada suhu lebih tinggi dan terjadi dalam waktu singkat alias spontan.

 

Efisiensi yang lebih tinggi hanya diperoleh dengan membuat perbandingan kompresi mesin juga tinggi. Untuk mesin bensin, paling tinggi dibatasi 12: 1. Namun yang umum digunakan saat ini, terutama setelah maraknya teknologi injeksi yang bekerja secara elektronik adalah 9,5 – 11 : 1.

 

Pada mesin-mesin lama yang masih menggunakan karburator, hubungan antara perbandingan kompresi dengan nilai oktan tidak bisa ditawar (lihat tabel). Sedangkan pada mesin dengan sistem injeksi berdasarkan penelitian masih bisa menggunakan nilai oktan yang lebih rendah berkisar 5-7 poin. Misalnya, perbandingan kompresi 10: 1, masih bisa menggunakan bensin 95 atau 92.

 

Disamping itu, mesin dengan sistem injeksi sudah dilengkapi dengan “knock sensor” atau sensor gejala menembak. Bila terjadi gejala menembak, komputer akan mengatur waktu pengapian secara otomatis. Komputer mengubah jadwal busi memicu api lebih cepat atau memajukannya. Kalau tidak ada gejala menembak, komputer akan mengembalikannnya ke kondisi semula.

 

Merusak Mesin -Gejala menembak atau auto-igniton sangat berbahaya bagi kesehatan mesin. Selain kemampuannya menghasilkan tenaga tidak maksimal, kemungkinan organ utama mesin mengalami kerusakan dini lebih besar.Kalau sudah begini, tentu saja daya tahan atau umur pakainya jadi pendek. Bahkan, kalau pun harus harus diperbaiki dan beberapa komponen ditransplantasi, biaya perawatannya  justru membengkak. Kemungkinan lain mogok!

 

Organ utama mesin yang sering kena sasaran tembak “auto ignition” adalah piston (puncaknya berlubang ) atau setangnya (bengkok). Karena getaran yang ditimbulkan besar, kerusakan lain yang bisa terjadi adalah keuasan pada dinding piston dan silinder.

 

Bensin di dalam mesin mengalami “auto ignition” karena terbakar bakar pada suhu lebih rendah. Saat piston memampatkan udara dan bahan bakar (bergerak menunju titik mati atas atau TMA) di dalam mesin, mengakibatkan suhu udara naik dan tinggi.  Suhu tinggi itulah yang menyebabkan bensin terbakar.

 

Kalau bahan bakar mudah terbakar pada suhu lebih rendah, dengan sendiri akan terbakar tanpa harus disulut oleh busi. Pembakaran seperti itu menimbulkan ledakan kuat dan tidak bisa dikontrol. Kondisi itulah yang merusak piston.

 

Di samping itu, karena ledakan terjadi sangat kuat, sebelum piston mencapai TMA sudah harus dipaksa kembali ke bawah atau titi mati bawah (TMA). Akibatnya, kerja mesin jadi tidak mulus atau “mbrebet”.

 

Lebih parah lagi, setelah bensin terbakar dengan sendirinya, busi juga membakar bahan bakar di sekitarnya. Timbul lagi ledakan! Keduanya saling bertabrakan. Daya rusaknya pun makin besar!Mesin Lama – Peluang terjadinya gejala menembak juga sangat besar pada mesin lama. Terutama bila ruang bakar sudah dipenuhi kerak atau arang. Kerak yang menumpuk di puncak piston dan kepala silinder, menyebabkan kompresi menjadi tinggi. Di samping itu, saat suhu tinggi, arang tersebut juga akan membara dan merupaka pemicu tambahan terjadi gejala menembak atau detonasi.

 

Kerak menumpuk di ruang bakar karena proses pembakaran berlangsung tidak sempurna. Di samping itu, bisa pula karena komponen mesin, seperti ring piston atau piston, sil katup aus. Akibatnya, oli masuk ke mesin dan lama-lama membentuk kerak. Kemungkinan lain, campuran terlalu kaya, busi kotor dan tidak memercikan api dengan optimal.

 

Sebagai informasi, semakin tinggi suatu tempat, kebutuhan terhadap oktan justru turun. Setiap perubahan ketinggian 300 meter, kebutuhan nilai oktan turun satu poin.

 

Bensin berkualitas di Amerika Serikat sekarang ini tidak hanya ditentukan berdasarkan pada nilai oktan. Unsur lainnya adalah kandungan deterjen. Bila kandungan deterjen melebihi takaran minimal yang telah ditentukan EPA (Environmental Protection Agency), bensin itu disebut Top Tier.

 

Dari manakah bensin berasal?

Bensin dibuat dari minyak mentah, cairan berwarna hitam yang dipompa dari perut bumi dan biasa disebut dengan petroleum. Cairan ini mengandung hidrokarbon; atom-atom karbon dalam minyak mentah ini berhubungan satu dengan yang lainnya dengan cara membentuk rantai yang panjangnya yang berbeda-beda.

 

Molekul hidrokarbon dengan panjang yang berbeda akan memiliki sifat dan kelakuan yang berbeda pula. CH4 (metana) merupakan molekul paling “ringan”; bertambahnya atom C dalam rantai tersebut akan membuatnya semakin “berat”. Empat molekul pertama hidrokarbon adalah metana, etana, propana dan butana. Dalam temperatur dan tekanan kamar, keempatnya berwujud gas, dengan titik didih masing-masing -107, -67,-43 dan -18 derajat C. Berikutnya, dari C5 sampai dengan C18 berwujud cair, dan mulai dari C19 ke atas berwujud padat.

 

Dengan bertambah panjangnya rantai hidrokarbon akan menaikkan titik didihnya, sehingga kita bisa memisahkan hidrokarbon ini dengan cara destilasi. Prinsip inilah yang diterapkan di pengilangan minyak untuk memisahkan berbagai fraksi hidrokarbon dari minyak mentah.

 

 

 

 

 

Zat aditif bensin

Menambahkan tetraetil lead pada bensin akan meningkatkan bilangan oktan bensin tersebut, sehingga bensin “murah” dapat digunakan dan aman untuk mesin dengan menambahkan lead (timbal) ini. Tetapi akibatnya adalah bumi yang kita tinggali ini diselimuti oleh lapisan tipis lead, dan lead ini berbahaya untuk makhluk hidup, termasuk manusia. Sehingga di negara-negara maju, lead sudah dilarang untuk dipakai sebagai bahan campuran bensin.

 

Zat tambahan lainnya yang sering dicampurkan ke dalam bensin adalah MTBE (methyl tertiary butyl ether), yang berasal dan dibuat dari etanol. MTBE ini selain dapat meningkatkan bilangan oktan, juga dapat menambahkan oksigen pada campuran gas di dalam mesin, sehingga akan mengurangi pembakaran tidak sempurna bensin yang menghasilkan gas CO. Tetapi, belakangan diketahui bahwa MTBE ini juga berbahaya bagi lingkungan karena mempunyai sifat karsinogenik dan mudah bercampur dengan air, sehingga jika terjadi kebocoran pada tempat-tempat penampungan bensin (misalnya di pom bensin) dan MTBE ini masuk ke air tanah bisa mencemari sumur dan sumber-sumber air minum lainnya.

 

 

Masalah yang ditimbulkan bensin

Bensin yang digunakan oleh kendaraan akan menimbulkan dua masalah utama. Masalah pertama adalah asap dan ozon di kota-kota besar. Masalah kedua adalah karbon dan gas rumah kaca.

Idealnya, ketika bensin dibakar di dalam mesin kendaraan, akan menghasilkan CO2 dan H2O saja. Kenyataannya pembakaran di dalam mesin tidaklah sempurna, dalam proses pembakaran bensin, dihasilkan juga:

 

  • Karbon monoksida, CO, yang merupakan gas beracun.
  • Nitrogen oksida, NOx, sebagai sumber utama asap di perkotaan yang jumlah kendaraannya sangat banyak.
  • Hidrokarbon yang tidak terbakar, sebagai sumber utama ozon di perkotaan.
    Berbeda dengan lapisan ozon yang berada di atmosfer atas (stratosfer) yang berguna bagi manusia dan makhluk hidup lainnya, ozon yang kontak langsung dengan manusia dan makhluk hidup ini berbahaya, karena bersifat oksidator.

Karbon juga menjadi masalah, ketika karbon dibakar akan berubah menjadi CO2 yang merupakan gas rumah kaca. Gas rumah kaca ini akan menyebabkan perubahan iklim bumi (pemanasan global), naiknya permukaan air laut (karena es di kutub mencair), banjir, terancamnya kota-kota di pesisir pantai, dan sebagainya.

Oleh karena alasan-alasan inilah, para ilmuwan sekarang sedang berusaha untuk mengganti bahan bakar bensin dengan bahan bakar hidrogen yang lebih ramah lingkungan, karena jika H2 ini direaksikan dengan O2 hanya akan menghasilkan air (uap air).

 

  1. Nilai Oktan

Bilangan oktan (octane number) merupakan ukuran dari kemampuan bahan bakar untuk mengatasi ketukan sewaktu terbakar dalam mesin. Nilai bilangan oktan 0 ditetapkan untuk n-heptana yang mudah terbakar, dan nilai 100 untuk isooktana yang tidak mudah terbakar. Suatu campuran 30% n­heptana dan 70% isooktana akan mempunyai bilangan oktan:

= (30/100 x 0) + (70/100 x 100)

= 70

Bilangan oktan suatu bensin dapat ditentukan melalui uji pembakaran sampel bensin untuk memperoleh karakteristik pembakarannya. Karakteristik tersebut kemudian dibandingkan dengan karakteristik pembakaran dari berbagai campuran n-heptana dan isooktana. Jika ada karakteristik yang sesuai, maka kadar isooktana dalam campuran n-heptana dan isooktana tersebut digunakan untuk menyatakan nilai bilangan oktan dari bensin yang diuji.

Fraksi bensin dari menara distilasi umumnya mempunyai bilangan oktan ~70. Untuk menaikkan nilai bilangan oktan tersebut, ada beberapa hal yang dapat dilakukan:

-Mengubah hidrokarbon rantai lurus dalam fraksi bensin menjadi hidrokarbon rantai bercabang melalui proses reforming Contohnya mengubah n-oktana menjadi isooktana.

-Menambahkan hidrokarbon alisiklik/aromatik ke dalam campuran akhir fraksi bensin.

-Menambahkan aditif anti ketukan ke dalam bensin untuk memperlambat pembakaran bensin. Dulu digunakan senyawa timbal (Pb). Oleh karena Pb bersifat racun, maka penggunaannya sudah dilarang dan diganti dengan senyawa organik, seperti etanol dan MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether).

 

Di dalam mesin, campuran udara dan bensin (dalam bentuk gas) ditekan oleh piston sampai dengan volume yang sangat kecil dan kemudian dibakar oleh percikan api yang dihasilkan busi. Karena besarnya tekanan ini, campuran udara ? bensin juga bisa terbakar secara spontan sebelum percikan api dari busi keluar. Bilangan oktan suatu bensin memberikan informasi kepada kita tentang seberapa besar tekanan yang bisa diberikan sebelum bensin tersebut terbakar secara spontan. Jika campuran gas ini terbakar karena tekanan yang tinggi (dan bukan karena percikan api dari busi), maka akan terjadi knocking atau ketukan di dalam mesin. Knocking  ini akan menyebabkan mesin cepat rusak, sehingga sebisa mungkin harus kita hindari.

 

Nama oktan berasal dari oktana (C8), karena dari seluruh molekul penyusun bensin, oktana yang memiliki sifat kompresi paling bagus; oktana dapat dikompres sampai volume kecil tanpa mengalami pembakaran spontan, tidak seperti yang terjadi pada heptana, misalnya, yang dapat terbakar spontan meskipun baru ditekan sedikit.

 

Bensin dengan bilangan oktan 87, berarti bensin tersebut terdiri dari 87% oktana dan 13% heptana (atau campuran molekul lainnya). Bensin ini akan terbakar secara spontan pada angka tingkat kompresi tertentu yang diberikan, sehingga hanya diperuntukkan untuk mesin kendaraan yang memiliki ratio kompresi yang tidak melebihi angka tersebut.

 

Untuk menentukan nilai oktan, ditetapkan 2 jenis senyawa sebagai pembanding yaitu “isooktana” dan n-heptana. Kedua senyawa ini adalah 2 diantara banyak macam senyawa tang terdapat dalam bensin. Isooktana menghasilkan ketukan paling sedikit, dan diberi nilai oktan 100; sedangkan n-heptana menghasilkan ketukan paling banyak, dan diberi nilai oktan 0 (nol). Suatu campuran yang terdiri dari 80% isooktana dan 20% n-heptana mempunyai nilai oktan sebesar

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

 

 

 

CH3             CH3

CH3—-C—-CH2—-CH—-CH3CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3

 

CH3

 

Isooktana (nilai oktan= 100)                         n-heptana (nilai oktan= 0)

secara umum, alkana rantai bercabang mempunyai nilai oktan lebih tinggi daripada isomer rantai lurusnya. Sebagai contoh, n-heksana mempunyai nilai oktan 25, sedangkan 2,2-dimetilbutana mempunyai nilai oktan 92.

 

CH3

 

 

Ch3——-C——-CH2——-CH3                        CH3—-CH2—-CH2—-CH2—-CH2—-CH2

 

CH3

 

 

2,2-dimetilbutana (nilai oktan = 92)                      n-heksana (nilai oktan = 92)

 

Pertamak mempunyai nilai oktan 92, berarti mutu bahan bakar itu setara dengan campuran 92% isooktana dan 8% n-heptana. Namun demikian, tidak berarti bahwa Pertamax hanya terdiri dari 2 jenis senyawa (92% isooktana dan 8% n0heptana(, melainkan “mutunya” atau jumlah ketukan yang ditimbulkannya setara dengan campuran 92% isooktana dan 8% n-heptana. Premium mempunyai nilai oktan 88, sedangkan pertamax plus mempunyai nilai oktan 94.

  1. Dampak Pembakaran

Dalam beberapa dasawarsa terakhir ini, telah disadari bahwa pembakaran bahan bakar fosil (batu bara, minyak bumi, dan gas alam) menyebabkan masalah pencemaran lingkungan khususnya pencemaran udara.

Pencemaran akibat pembakaran bahan bakar fosil umumnya terjadi karena pembakaran yang tidak sempurna dan akibat adanya pengotor dalam bahan bakar tersebut.

 

a) Pembakaran Tidak Sempurna

Pembakaran yang terjadi dalam mesin kendaraan biasanya berlangsung tidak sempurna, sehingga asap kendaraan akan mengandung karbon monoksida, partikel karbon (jelaga), dan sisa bahan bakar (hidrokarbon).

 

b) Pengotor dalam Bahan Bakar

Bahan bakar fosil, khususnya batu bara, biasanya mengandung sedikit belerang. Pembakaran belerang akan menghasilkan oksida belerang SO2 atau SO3.

 

c) Bahan Adiktif dalam Bahan Bakar

Seperti yang telah disebutkan pada bagian terdahulu, didalam bensin ditambahkan berbagai macam aditif untuk menaikkan nilai oktannya. Salah satun diantaranya, yaitu TEL (Pb(C2H5)). Pembakaran bensin bertimbel akan menghasilkan partikel timah hitam berupa PbBr2.

 

Pencemaran udara terutama di kota-kota besar telah menyebabkan turunnya kualitas udara sehingga mengganggu kenyamanan lingkungan bahkan telah menyebabkan terjadinya gangguan kesehatan. Menurunnya kualitas udara tersebut terutama disebabkan oleh penggunaan bahan bakar fosil yang tidak terkendali dan tidak efisien pada sarana transportasi dan industri yang umumnya terpusat di kota-kota besar, disamping kegiatan rumah tangga dan kebakaran hutan. Hasil penelitian dibeberapa kota besar (Jakarta, Bandung, Semarang dan Surabaya) menunjukan bahwa kendaraan bermotor merupakan sumber utama pencemaran udara. Hasil penelitian di Jakarta menunjukan bahwa kendaraan bermotor memberikan kontribusi pencemaran CO sebesar 98,80%, NOx sebesar 73,40% dan HC sebesar 88,90% (Bapedal, 1992).

 

Secara umum, kegiatan eksploitasi dan pemakaian sumber energi dari alam untuk memenuhi kebutuhan manusia akan selalu menimbulkan dampak negatif terhadap lingkungan (misalnya udara dan iklim, air dan tanah). Berikut ini disajikan beberapa dampak negatif penggunaan energi fosil terhadap manusia dan lingkungan:

 

 

 

 

 

  1. DAMPAK TERHADAP CUACA DAN IKLIM

 

 

 

Selain menghasilkan energi, pembakaran sumber energi fosil (misalnya: minyak bumi, batu bara) juga melepaskan gas-gas, antara lain karbon dioksida (CO2), nitrogen oksida (NOx),dan sulfur dioksida (SO2) yang menyebabkan pencemaran udara (hujan asam, smog dan pemanasan global).

 

Emisi NOx (Nitrogen oksida) adalah pelepasan gas NOx ke udara. Di udara, setengah dari konsentrasi NOx berasal dari kegiatan manusia (misalnya pembakaran bahan bakar fosil untuk pembangkit listrik dan transportasi), dan sisanya berasal dari proses alami (misalnya kegiatan mikroorganisme yang mengurai zat organik). Di udara, sebagian NOx tersebut berubah menjadi asam nitrat (HNO3) yang dapat menyebabkan terjadinya hujan asam.

Emisi SO2 (Sulfur dioksida) adalah pelepasan gas SO2 ke udara yang berasal dari pembakaran bahan bakar fosil dan peleburan logam. Seperti kadar NOx di udara, setengah dari konsentrasi SO2 juga berasal dari kegiatan manusia. Gas SO2 yang teremisi ke udara dapat membentuk asam sulfat (H2SO4) yang menyebabkan terjadinya hujan asam.

Emisi gas NOx dan SO2 ke udara dapat bereaksi dengan uap air di awan dan membentuk asam nitrat

 

(HNO3) dan asam sulfat (H2SO4) yang merupakan asam kuat. Jika dari awan tersebut turun hujan, air hujan tersebut bersifat asam (pH-nya lebih kecil dari 5,6 yang merupakan pH “hujan normal”), yang dikenal sebagai “hujan asam”. Hujan asam menyebabkan tanah dan perairan (danau dan sungai) menjadi asam. Untuk pertanian dan hutan, dengan asamnya tanah akan mempengaruhi pertumbuhan tanaman produksi. Untuk perairan, hujan asam akan menyebabkan terganggunya makhluk hidup di dalamnya. Selain itu hujan asam secara langsung menyebabkan rusaknya bangunan (karat, lapuk).

 

Smog merupakan pencemaran udara yang disebabkan oleh tingginya kadar gas NOx, SO2, O3 di udara yang dilepaskan, antara lain oleh kendaraan bermotor, dan kegiatan industri. Smog dapat menimbulkan batuk-batuk dan tentunya dapat menghalangi jangkauan mata dalam memandang.

 

Emisi CO2 adalah pemancaran atau pelepasan gas karbon dioksida (CO2) ke udara. Emisi CO2 tersebut menyebabkan kadar gas rumah kaca di atmosfer meningkat, sehingga terjadi peningkatan efek rumah kaca dan pemanasan global. CO2 tersebut menyerap sinar matahari (radiasi inframerah) yang dipantulkan oleh bumi sehingga suhu atmosfer menjadi naik. Hal tersebut dapat mengakibatkan perubahan iklim dan kenaikan permukaan air laut.

 

Emisi CH4 (metana) adalah pelepasan gas CH4 ke udara yang berasal, antara lain, dari gas bumi yang tidak dibakar, karena unsur utama dari gas bumi adalah gas metana. Metana merupakan salah satu gas rumah kaca yang menyebabkan pemasanan global.

 

Batu bara selain menghasilkan pencemaran (SO2) yang paling tinggi, juga menghasilkan karbon dioksida terbanyak per satuan energi. Membakar 1 ton batu bara menghasilkan sekitar 2,5 ton karbon dioksida. Untuk mendapatkan jumlah energi yang sama, jumlah karbon dioksida yang dilepas oleh minyak akan mencapai 2 ton sedangkan dari gas bumi hanya 1,5 ton

 

Dampak Terhadap Perairan

Eksploitasi minyak bumi, khususnya cara penampungan dan pengangkutan minyak bumi yang tidak layak, misalnya: bocornya tangker minyak atau kecelakaan lain akan mengakibatkan tumpahnya minyak (ke laut, sungai atau air tanah) dapat menyebabkan pencemaran perairan. Pada dasarnya pencemaran tersebut disebabkan oleh kesalahan manusia. Pencemaran air oleh minyak bumi umumnya disebabkan oleh pembuangan minyak pelumas secara sembarangan. Di laut sering terjadi pencemaran oleh minyak dari tangki yang bocor. Adanya minyak pada permukaan air menghalangi kontak antara air dengan udara sehingga kadar oksigen berkurang.

 

Dampak Terhadap Tanah

Dampak penggunaan energi terhadap tanahdapat diketahui, misalnya dari pertambahan batu bara. Msalah yang berkaitan dengan lapisan tanah muncul terutama dalam pertambangan terbuka.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Kegunaan dari minyak bumi

Kegunaan fraksi-fraksi yang diperoleh dari minyak bumi terkait dengan sifat fisisnya sebagai berikut

 

Fraksi

Kegunaan

 

Gas

 

 

 

Sebagai bahan bakar elpiji ( LPG- liquid Petroleum gas ) dab bahan baku untuk sintesis senyawa organik

 

Bensin

(gasoline)

 

Bahan bakar kendaraan bermotor

 

Nafta

 

Fraksi nafta diperoleh dari fraksi bensin. Nafta digunakan untuk sintesis senyawa organik lainnya yang digunakan untuk pembuatan plastik, karet sintesis, detergen, obat, cat bahan pakaian, dan kosmetik.
 

Kerosin

 

 

Digunakan sebagai bahan bakar pesawat udara dan bahan bakar kompor Parafin

 

 

Minyak solar dan diesel

 

Digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermesin diesel, minyak solar untuk kendaraan mesin diesel dengan rotasi tinggi, sedangkan minyak diesel untuk rotasi sedang/rendah, disamping sebagai bahan bakar tungku di industri.
 

Minyak pelumas

 

Digunakan sebagai minyak pelumas. Hal ini terkait dengan kekentalan yang cukup besar.

 

Lilin

Sebagai lilin parafin untuk membuat lilin, kertas pembungkus berlapis lilin, lilin batik, korek api, dan bahan pengkilap, serta semir sepatu.
 

Minyak bakar

 

 

Bahan bakar di kapal, industri pemanas, dan pembangkit listrik

 

Bitumen

Materi aspal jalan dan atap bangunan. Aspal juga digunakan sebagai lapisan anti korosi, isolasi listrik dan pengedap suara pada lantai.