POLIMER

Oleh Iindriastuti Junisetiawati    

Senyawa hasil fraksinasi minyak bumi, yaitu bensin, minyak diesel (solar), bahan bakar jet (avtur), juga menghasilkan bahan baku sintesis petrokimia seperti benzena, xilena, propilena, butadiena, etilena, dan etilbenzena.  Senyawa-senyawa tersebut yang kita kenal dengan istilah polimer. Polimer banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam industri. 

   Makanan dan minuman yang dibeli akan menggunakan bahan ini sebagai pembungkus atau wadahnya. Bahan yang praktis untuk digunakan tetapi bahaya yang ditimbulkan sangat besar, karena tidak mudah diuraikan oleh alam. Selain mengakibatkan pencemaran lingkungan, kerugian lainnya adalah masalah kesehatan yang dapat memicu berbagai macam penyakit. Kadar bahaya dari plastik tergantung dari bahan kimia yang digunakan, suhu makanan atau minuman yang disimpan, lama kontak, dan jenis makanan yang dibungkus. Pada tabel di bawah ini, beberapa contoh polimer yang sering ditemui dan digunakan dalam kehidupan sehari-hari.

Tabel 4. Jenis-jenis polimer dan kegunaannya

Polimer	Monomer	Penggunaan Utama
Polietilena	Etilena, CH2=CH2	Film dan lembaran, obyek cetakan, isolasi listrik, plastik
Polivinilklorida (PVC)	Vinilklorida, CH2=CHCl	Pipa air, pelapis lantai, piringan hitam, mainan
Poliakrilonitril	Akrilonitril, CH2=CHCN	Selang bensin, gasket, pipa minyak
Polimetilmetakrilat (PMMA)	Metilmetakrilat, CH2=C(CH3)CO2CH3	Flexiglass untuk kaca jendela pesawat terbang
Teflon	Tetrafluoroetilena, CF2=CF2	Panci anti lengket, penutup gasket, tangki pabrik
Nilon-66	Asam adipat	Serat tekstil, senar, tali, tenda
Bakelit	Fenol dan formaldehida, HO–OCH2CH2CH2CH2COOH	Alat-alat listrik

      Terkadang kita sering dibingungkan dengan istilah polimer dan makromolekul. Sebelum lebih lanjut membahas tentang polimer, mari kita lihat perbedaan dari polimer dan makromolekul.

    Makromolekul adalah molekul yang sangat besar. Polimer alami maupun sintetik merupakan makromolekul, misalnya hemoglobin. Beberapa senyawa nonpolimer juga ada yang termasuk ke dalam makromolekul, misalnya lipid. Sistem jaringan atom besar lain seperti ikatan kovalen logam tidak dapat dikatakan sebagai makromolekul. Istilah makromolekul ini pertama kali diperkenalkan oleh pemenang hadiah nobel Hermann Staudinger sekitar tahun 1920.

     Makromolekul biasanya digunakan untuk merujuk kepada polimer biologis yang besar, seperti asam nukleat dan protein, yang terdiri dari monomer kecil yang dihubungkan bersama-sama. Makromolekul memiliki massa molekul dan struktur relatif tinggi. Massa makromolekul terdiri dari pengulangan beberapa unit asal dari makromolekul tersebut, sebenarnya atau konseptual, dari massa molekul relatif rendah. Mereka umumnya berbasis karbon dan sering penting secara biologis.

     Makromolekul dapat dikatakan sebagai apa yang kita makan sehari-hari. Dari segi ukuran, makromolekul adalah sebuah molekul yang berukuran besar. Contoh dari makromolekul adalah karbohidrat, protein, lemak, vitamin, air, dan mineral.

    Polimer diperkenalkan oleh Berzelius tahun 1833, memiliki arti bentuk lain dari isomer misalnya dengan benzena dan asetilena dan tidak ada kaitannya dengan ukuran.

    Plastik ditemukan bangsa Olmec di Meksiko sekitar 150 tahun sebelum Masehi. Mereka menggunakan bola yang terbuat dari karet. Pada tahun 1907 plastik sintetis pertama ditemukan yang dikenal dengan nama bakelite. Bakelite ditemukan oleh Leo Hendrik Baekeland (Belgia) dari bahan bakar fosil.

Gambar 3. Molekul-molekul besar yang membentuk polimer

Sumber: https://images.app.goo.gl/3QMoET8fUKhgK3Yq5

  Polimer merupakan makromolekul yang tersusun atas molekul-molekul sederhana. Proses pembentukan polimer dari monomer-monomernya disebut polimerisasi. Molekul-molekul yang bergabung membentuk polimer disebut monomer-monomer (bahasa Yunani : monos = satu dan metros = bagian).

 Gambar 4. Polimerisasi

Sumber : https://images.app.goo.gl/J8a8ZYogCURgKTtk6

A. Reaksi Polimerisasi 

Polimer terbentuk melalui reaksi polimerisasi yang dibedakan menjadi dua, yaitu :

1. Polimerisasi adisi

    Polimer terbentuk melalui penggabungan monomer-monomer yang memiliki ikatan rangkap (ikatan tak jenuh). Pada polimerisasi adisi tidak ada molekul yang hilang. Polimerisasi dapat berlangsung dengan bantuan suatu katalisator.

Contoh :

a. Pembentukan PVC.

        nCH₂ = CH ─ Cℓ     →     ( ─ CH₂ ─ CH₂ ─ Cℓ ─ )n
           vinil klorida                   polivinil klorida (PVC)

b. Pembentukan Teflon.

        nCF₂ = CF₂       →       ( ─ CF₂ ─ CF₂ ─ )n
   tetra fluoro etena             politetra fluoro etena
             (TE)                         (PTE atau Teflon)

c. Pembentukan karet alam (poliisoprena).

        nCH₂ = C(CH₃) ─ CH = CH₂ → (─ CH₂ ─ C(CH₃) = CH ─ CH₂ ─)n

                     isoprena                          poliisoprena (karet alam)

 2. Polimerisasi kondensasi

     Polimer terbentuk melalui penggabungan monomer-monomer dengan melepas molekul kecil, seperti H₂O atau CH₃OH (methanol). Polimerisasi kondensasi terjadi pada monomer yang mempunyai gugus fungsi pada kedua ujung rantainya.

Contoh :

a. Pembentukan nilon – 66.

                        Sumber : https://images.app.goo.gl/JNHqTHCMzb4FezKQ9

b. Pembentukan dakron.

https://images.app.goo.gl/1MVUJRXQcXhjvYvC6

c. Pembentukan protein.

                 glisin                     glisin                              protein

 https://images.app.goo.gl/9SshFxUC8ae1SdQZ7

 A. Klasifikasi Polimer

    Polimer diklasifikasikan menurut sumbernya, jenis monomer, dan sifatnya terhadap panas.

1. Pengelompokkan polimer berdasarkan sumbernya atau asalnya.

- Polimer alam, yaitu polimer yang terdapat di alam. Contohnya adalah karet alam, protein, beras, gandum, kayu, glikogen, wol, sutra.

- Polimer sintetis, yaitu polimer yang dibuat di pabrik dan tidak terdapat di alam. Contohnya adalah plastik, pipa pralon, botol plastik, teflon, nilon, dakron SBR, dan lain-lain.

2. Pengelompokkan polimer berdasarkan jenis monomernya.

- Homopolimer (−○–○–○–○–○-), yaitu polimer yang terbentuk dari satu jenis monomer. Contohnya adalah PVC, teflon, amilum, selulosa, karet alam.

- Heteropolimer (−○-□-○-□-○-), yaitu polimer yang terbentuk dari dua atau lebih jenis monomer. Contohnya adalah nilon, dakron, bakelit.

3. Pengelompokkan polimer berdasarkan sifatnya terhadap panas.

- Polimer termoplas (meliat panas), yaitu polimer yang melunak jika dipanaskan. Polimer jenis ini dapat dibentuk ulang. Polimer termoplas terdiri atas molekul-molekul rantai lurus atau bercabang. Contohnya adalah polietilen, PVC, polipropilena.

Gambar 5. Kabel listrik termasuk polimer termosetting

- Polimer termosetting (memadat panas), yaitu polimer yang tidak melunak jika dipanaskan. Polimer jenis ini tidak dapat dibentuk ulang. Polimer termosetting terdiri atas ikatan silang antar rantai sehingga terbentuk bahan yang keras dan lebih kaku. Contohnya adalah bakelit.

 

 C. Kegunaan Polimer Sesuai dengan Sifat Fisika dan Kimia

      Penemuan polimer pada awalnya membawa keuntungan bagi manusia karena penggunaannya lebih praktis, kuat dan awet, walaupun pada akhirnya banyak dampak negatif bagi lingkungan yang mengakibatkan pencemaran.

1. Plastik

Plastik adalah senyawa polimer dari etena atau dari turunan-turunan etena.

a. Polietena (polietilena), polimer dari etena CH₂ ═ CH₂ yang diperoleh dari hasil perengkahan minyak atau gas bumi. Plastik ini tidak berbau, tidak berwarna, tidak beracun, dan fleksibel. Plastik polietilen yang dikenal ada dua jenis, yaitu :

- Polietilena densitas tinggi (HDPE = high density polyetilen), yang terdiri dari molekul rantai lurus sehingga dapat tersusun rapat dan ikatan antar molekulnya lebih kuat, sifat fisis menjadi lebih kaku. Kegunaan HDPE untuk membuat botol plastik, mainan, ember, cangkir dan lain-lain.

Gambar 6. Alat tulis termasuk HDPE

- Polietilena densitas rendah (LDPE = low density polyetilen), mempunyai beberapa rantai cabang sehingga susunan molekulnya kurang rapat, titik leleh lebih rendah, dan bersifat plastis. Plastik jenis ini akan kehilangan bentuknya jika direndam dalam air panas. Kegunaan LDPE untuk membuat plastik lembaran, kantong plastik, pembungkus kabel, jas hujan dan lain-lain.

b. Polipropena (polipropilena), polimer dari propena CH₂ ═ CHCH₃. Plastik jenis ini lebih kuat dan lebih tahan lama daripada polietilena dan memiliki kerapatan yang besar. Banyak digunakan untuk membuat karung, tali, botol, bahan perahu.

c. Polistirena, polimer dari stirena C₆H₅ ─ CH ═ CH₂. Plastik ini kenyal dan digunakan untuk membuat stirofoam dan isolasi.

 Gambar 7. Beberapa jenis plastik dan stereofoam

d. Polivinil klorida (PVC), polimer dari vinil klorida CH₂ ═ CHCl dan merupakan polimer adisi. Plastik ini lebih kuat dari polietilena dan dipakai sebagai pelapis lantai, selang, ember, pipa, pembungkus kabel listrik.

e. Teflon, polimer dari tetrafluoroetena CF₂ ═ CF₂ yang memiliki ikatan C ─ F sangat kuat dan tahan terhadap panas, tidak reaktif, dan tidak dapat terbakar. Plastik jenis ini banyak digunakan sebagai pelapis panci, pelapis tangki di pabrik-pabrik kimia, dan gasket.

f. Akrilat (asam 2 – propenoat).

Akrilat merupakan polimer yang bersifat transparan, tahan terhadap kerusakan, dan elastis. Ada dua jenis polimer akrilat yang banyak dipergunakan dalam kehidupan sehari‐hari yaitu polimetil metakrilat dan serat akrilat atau orlon.

- Polimetilmetakrilat (PMMA) yang lebih dikenal dengan nama flexiglass, adalah plastik bening, keras, tetapi ringan, dan digunakan sebagai kaca jendela pesawat terbang dan lampu belakang mobil.

Reaksi :

https://images.app.goo.gl/sK9niXt5KbEuEgLr6

- Serat akrilat seperti orlon, dipakai untuk baju wol, kaos kaki dan karpet.

Reaksi :  CH₂ ═ CH ─ CN  →  ( ─ CH₂ ─ CHCN ─ )n
                 akrilonitril           poliakrilonitril (orlon)                                                                                              

Gambar 8. Benang wol

g. Bakelit, polimer dari fenol dan formaldehid akan menghasilkan orto dan para hidroksimetil fenol dan termasuk polimer kondensasi. Bakelit tergolong plastik termosetting yang jika dipanaskan akan terurai dan rusak. Sifat ini terjadi karena antar unit dalam bakelit dikukuhkan oleh ikatan kovalen yang kuat. Bakelit banyak digunakan untuk peralatan listrik.

Reaksi :

 Sumber : https://images.app.goo.gl/rnTnU5jjwE2KRzpL7

 Gambar 9. Peralatan elektronik

h. Resin Urea – formaldehid dan Melamin – formaldehid, mempunyai struktur mirip dengan fenol formaldehid, merupakan jaringan tiga dimensi yang kompleks dan tergolong plastik termoset. Resin urea – formaldehid banyak digunakan sebagai perekat pada kayu lapis, sedangkan melamin – formaldehid digunakan untuk membuat formika dan peralatan makan, seperti mangkuk, piring, dan gelas.

2. Karet.

Karet diambil dari getah pohon karet, kemudian digumpalkan terlebih dulu dengan asam formiat sebelum diolah menjadi berbagai macam produk.

a. Polibutadiena, polimer dari butadiene CH₂ ═ CH ─ CH ═ CH₂. Polibutadiena mempunyai sifat kurang kuat dan tidak tahan terhadap bensin atau minyak, sehingga tidak baik digunakan untuk ban.

Reaksi : nCH₂ ═ CH – CH ═ CH₂  →  ( - CH₂ – CH ═ CH – CH₂ - )n

b. Polikloroprena (neoprena), polimer dari kloroprena yaitu 2 – kloro – 1,3 – butadiene. Neoprena mempunyai daya tahan terhadap minyak dan bensin. Polimer jenis ini banyak digunakan untuk membuat selang dan isolasi.

Reaksi : nCH₂ ═ CCℓ – CH ═ CH₂  →  ( - CH₂ – CCℓ ═ CH – CH₂ - )n

 Gambar 10. Selang air

c. SBR (Styrene Butadiene Rubber), polimer dari 75% butadiene dan 25% stirena.

     –CH₂–CH═CH–CH₂–CH₂–CH(C₆H₅)–CH₂–CH═CH–CH₂–CH₂–CH═CH–CH₂–

            Butadiena               tirena             Butadiena            Butadiena

SBR mempunyai daya tahan terhadap oksidasi dan abrasi lebih baik dari karet alam, tetapi beberapa sifat mekanisnya kurang. Kegunaan utama SBR adalah untuk ban kendaraan bermotor yang pada prosesnya telah ditambahkan belerang, karbon black, nilon, fiber glass, dan sabuk baja yang berguna untuk menguatkan karet.

Gambar 11. Ban motor

d. Karet silicon, terbuat dari kandungan karet polimer ditambah dengan karbon, hidrogen, dan oksigen melalui vulkanisasi.

                     R
                     │
            HO ─ Si ─ OH
                     │
                     R

Karet ini tahan terhadap panas, tahan terhadap bahan kimia dan minyak, tidak beracun, tahan terhadap sinar matahari, dan tahan penuaan sehingga banyak digunakan pada mesin-mesin yang bekerja pada suhu tinggi dan peralatan medis.

e. Thiokol, polimer dari etilen diklorida Cℓ─CH₂─CH₂─Cℓ dan natrium polisulfida 
Na ─ S ─ S ─ Na yang dibuat pertama kali pada tahun 1838.

        ║    ║
        S    S

Tahun 1926 Joseph C. Patrick dan Nathan Mnookin mengembangkan lebih lanjut sebagai sealant untuk saluran bahan bakar, mengeksploitasi ketahanan pelarut dari bahan ini.  Polimer Thiokol digunakan sebagai pengikat bahan bakar roket padat dan untuk bahan perekat.

3. Serat.

Pembentukan serat sintetis termasuk jenis polimer kondensasi dimana monomernya lebih dari satu macam.

a. Nilon adalah polimer kondensasi yang melibatkan gugus amina (NH₂) dan gugus karboksil (COOH). Ikatan antar monomernya disebut ikatan amida, sehingga sering disebut poliamida. Nilon merupakan polimer yang kuat dan ringan, dapat ditarik tanpa robek. Kegunaan nilon untuk membuat tali, jala, parasut, jas hujan, dan tenda.

Gambar 12. Kain tetoron

b. Terilen atau tetoron yang terbentuk dari dua jenis monomer. Ikatan antar monomernya merupakan ikatan ester sehingga disebut juga polyester. Contohnya adalah dakron yang banyak digunakan sebagai serat tekstil. Sebagai film tipis yang kuat polimer ini dikenal dengan nama Mylar dan digunakan sebagai pita perekam magnetik dan sebagai bahan balon cuaca yang dikirim ke stratosfer.

 

 D. Dampak Penggunaan Polimer

     Bahan pencemar yang paling banyak berasal dari rumah tangga berupa plastik. Limbah plastik tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme untuk sekian tahun, sehingga menyebabkan pencemaran tanah, mengakibatkan banjir, dan merusak pemandangan dikarenakan sampah yang menumpuk. Ada beberapa cara yang dapat ditempuh dalam mengatasi limbah plastik.

1. Daur ulang.

Proses daur ulang meliputi tahap-tahap pengumpulan, pemisahan (sortir), pelelehan, dan pembentukan ulang. Plastik yang dapat didaur ulang adalah jenis plastik HDPE dan botol-botol plastik.

2. Incinerasi atau membakar dengan suhu tinggi.

Limbah plastik ini dapat digunakan untuk pembangkit listrik karena mempunyai nilai kalor yang tinggi. Beberapa pembangkit listrik membakar batubara yang dicampur dengan beberapa persen ban bekas. Pembakaran akan menimbulkan masalah, yaitu pencemaran udara. Contohnya pembakaran PVC menghasilkan gas HCl yang bersifat racun, pembakaran ban bekas menghasilkan asap hitam yang sangat pekat dan gas-gas yang bersifat korosif, sehingga membuat incinerator cepat korosi, asap pembakaran plastik juga mengandung gas-gas yang bersifat racun seperti HCN dan CO.

3. Membuat plastik biodegradable.

Penggunaan plastik paling banyak adalah untuk kemasan (pembungkus). Jenis plastik yang paling aman untuk kemasan makanan adalah plastik yang bio atau fotodegradable yang berbahan dasar tepung atau dari bahan alam lain, tetapi harganya lebih mahal dari plastik yang biasa digunakan selama ini. 

Referensi.

Aas Saidah, Michael Purba. (2017). Kimia C1. Jakarta: Erlangga

Cowd, M. A. (1991). Kimia Polimer edisi Bahasa Indonesia. Bandung: Penerbit ITB

Das Salirawati, Fitria Meilina, Jamil Suprihatiningrum. (2007). Belajar Kimia Secara Menarik. Jakarta: Grasindo

Parning, Horale. (2004). Kimia 1B. Jakarta: Yudhistira

Parning, Horale, Tiopan. (2006). Kimia 3B. Jakarta: Yudhistira

Aswab Nanda Pratama. (5 Februari 2019, 17:59 WIB). Hari Ini dalam Sejarah, Penemuan Plastik Sintetis Pertama di Dunia. Diakses pada 15 Mei 2021, dari https://internasional.kompas.com/read/2019/02/05/17590051/hari-ini-dalam-sejarah-penemuan-plastik-sintetis-pertama-di-dunia?page=all.

Minyak Bumi

Oleh Iindriastuti Junisetiawati

Minyak bumi adalah bahan bakar fosil yang menghasilkan bahan bakar minyak, bensin, solar, avtur, dan bahan-bahan kimia industri petrokimia. Penggunaan bahan bakar minyak mengakibatkan peningkatan gas karbon dioksida di atmosfir bumi dan juga pencemaran air akibat dari tumpahan-tumpahan minyak kapal tanker yang bocor menjadi semakin memperburuk kerusakan berat pada lingkungan.

 

    Minyak bumi disebut sebagai emas hitam karena berupa cairan kental berwarna hitam, mudah terbakar dan sangat berharga. Lokasi sumur-sumur minyak dapat diketahui setelah melewati proses pengetahuan geologi, analisis sedimen, karakter serta struktur sumber, dan bermacam pengetahuan lainnya. Pada era modern ini ahli geologi dalam mencari minyak bumi dengan menggunakan pencitraan satelit dan menganalisa permukaan bebatuan.

    Tidak semua negara memiliki cadangan minyak bumi. Indonesia termasuk salah satu negara yang kaya akan sumber minyak bumi dengan kualitas bagus.

Berikut ini daftar 10 negara dengan cadangan minyak terbesar dunia pada tahun 2019.

1. Venezuela: 303,8 triliun barrel
2. Arab Saudi: 297,6 triliun barrel
3. Kanada: 169,7 triliun barrel
4. Iran: 155,6 triliun barrel
5. Irak: 145 triliun barrel
6. Rusia: 107,2 triliun barrel
7. Kuwait: 101,5 triliun barrel
8. Uni Emirat Arab: 97,8 triliun barrel
9. Amerika Serikat: 68,9 triliun barrel
10. Libya: 48,4 triliun barrel

                     

Gambar 1. Negara dengan daerah penghasil minyak bumi terbesar di dunia

Sumber: https://images.app.goo.gl/Uvqj8cminXSXYx5S7

    Sumber minyak bumi pertama ditemukan tahun 1883 oleh seorang warga Belanda bernama A.G Zeijlker di Telaga Tiga dan Telaga Said dekat Pangkalan Brandan, Sumatera Utara.  Penemuan ini menjadi tonggak bendirinya perusahaan minyak asing asal Netherland di Indonesia yaitu Shell. Pengolahan dan pengelolaan minyak bumi dan gas di Indonesia dilakukan oleh perusahan nasional PT Pertamina, meskipun ada beberapa yang dikelola oleh swasta seperti Chevron, VICO, Medco E&P, PHE ONWJ, CNOOC, dan Lapindo.

    Dalam rapat kerja dengan Komisi VI DPR RI Arifin melaporkan, cadangan minyak bumi nasional saat ini sebesar 4,17 miliar barrel, dengan cadangan yang sudah terbukti keberadaannya sebesar 2,44 miliar barrel dan diperkirakan akan habis dalam waktu 9,5 tahun. Indonesia hingga tahun 1980 menjadi salah satu negara pengeksport bahan bakar, sekarang menjadi negara yang mengimpor bahan bakar dari negara lain.

    Lebih dari 4000 tahun yang lalu menurut Herodotus, aspal alam ditemukan dalam jumlah besar di tepi sungai Issus, salah satu anak sungai Efrat digunakan dalam pembangunan tembok dan menara  Babilonia. Cina menggunakan minyak bumi lebih dari 2000 tahun yang lalu tanpa penyulingan, diekstraksi dan digunakan sebagai bahan bakar dalam keadaan mentah sejak abad ke-4 SM. Pengeboran sumur minyak di Cina pada tahun 347 M pada kedalaman sekitar 800 kaki (240 m) dengan menggunakan bor bit yang menempel pada tiang logam.

    Penemuan minyak bumi di Rusia terjadi tahun 1872 di Baku. Produksinya mencapai 10 juta ton pada tahun 1909. Tanker minyak diluncurkan melalui laut Kaspia, Zoroastra tahun 1878. Minyak bumi juga ditemukan di daerah Mesopotamia dan awal indsutri minyak bumi di Amerika Serikat sekitar abad 19. Sejarah pengeboran minyak bumi pertama dilakukan sekitar tahun 1885 oleh Aeilko Jans Zifiker di telaga tunggal no. I pada kedalaman 22 meter.

    Meksiko menemukan minyak pada tahun 1901 dan tahun 1906 terjadi penemuan besar di lapangan Dos Bocas, kemudian Persia menemukan minyak pertama kali tahun 1908 oleh William daArcy dan Venezuela tahun 1914 di Mene Grande.

 

1. Pembentukan Minyak Bumi 

    Minyak bumi sangat dibutuhkan untuk berbagai keperluan, misalnya untuk bahan bakar kendaraan, industri cat, pembuatan bahan sintetis, dan pakaian. Indonesia sendiri mengatur pemanfaatan minyak bumi dalam Permen ESDM Nomor 42 Tahun 2018 tentang prioritas pemanfaatan minyak bumi untuk pemenuhan kebutuhan dalam negeri. 

     Pembahasan tentang terbentuknya minyak bumi ada beberapa teori, yaitu teori biogenetik, teori anorganik, dan teori duplex. Teori yang paling umum dibahas pada buku-buku pelajaran adalah teori duplex yang merupakan gabungan antara teori biogenetik dan teori anorganik. Pada teori duplex ini dijelaskan bahwa minyak adalah bahan bakar fosil yang berasal dari sisa-sisa tanaman dan binatang yang telah mati di permukaan laut jutaan tahun yang lalu. Tanaman dan binatang yang telah mati itu tenggelam di dasar laut dan hancur, kemudian terkubur oleh lumpur dan pasir. Pengaruh waktu, tekanan lapisan batuan dan suhu yang tinggi perlahan-lahan menjadi bintik-bintik minyak ataupun gas.

 Gambar 1. Proses pembentukan minyak bumi

Sumber : https://images.app.goo.gl/pZnQrjVfuNhuwvqC6

    Minyak bumi merupakan campuran komplek yang terdiri atas senyawa hidrokarbon, yaitu alkana, sikloalkana dan senyawa aromatik, seperti benzena dan turunannya. Senyawa alkana yang paling ditemukan dalam minyak bumi adalah n-oktana dan iso oktana (2,2,4–trimetil pentana).

Tabel 1. Komposisi elemen berdasarkan berat

Elemen	Rentang persentase
Karbon	83 sampai 87%
Hidrogen	10 sampai 14%
Nitrogen	0.1 sampai 2%
Oksigen	0.05 sampai 1.5%
Sulfur	0.05 sampai 6.0%
Logam	< 0.1%

Sumber : https://www.wikipedia.org/wiki/Minyak_Bumi

    Komposisi senyawa hidrokarbon pada minyak bumi tidak sama, tergantung pada sumber penghasil minyak bumi tersebut. Minyak Indonesia banyak mengandung senyawa aromatik dengan kadar belerang sangat rendah, minyak Rusia banyak mengandung hidrokarbon melingkar, dan minyak Amerika mengandung hidrokarbon jenuh. Komposisi tersebut mempengaruhi penampakan fisik dari minyak bumi. Warna hitam atau coklat gelap mendominasi warna dari minyak bumi, walaupun ada yang berwarna kekuningan, kehijauan atau kemerahan.

Tabel 2. Komposisi molekul berdasarkan berat

Hidrokarbon	Rata-rata	Rentang
Parafin	30%	15 sampai 60%
Naptena	49%	30 sampai 60%
Aromatik	15%	3 sampai 30%
Aspaltena	6%	sisa-sisa

Sumber : https://www.wikipedia.org/wiki/Minyak_Bumi

Kota-kota penghasil minyak bumi terbesar di Indonesia.

1. Provinsi Riau

Kota penghasil minyak bumi terbesar di Indonesia yang pertama adalah Riau, yang memiliki jumlah minyak mentah diperkirakan sekitar 365.827 barrel/hari.

2. Kalimantan Timur

Kota penghasil minyak bumi terbesar di Indonesia yang selanjutnya ada di Pulau Kalimantan, tepatnya di Balikpapan, Kalimantan Timur  menghasilkan minyak hingga 134.626 barrel per hari

3. Laut Jawa

Laut Jawa yakni mulai dari ujung Sumatera Selatan hingga Jawa Barat, disebut terdapat sumber gas alam dan minyak bumi. Jika produk pada sumur-sumur yang ada di laut Jawa digabung, setiap harinya lokasi ini bisa hasilnya sebanyak 65.154 barell minyak bumi.

4. Kepulauan Riau

Sama seperti daerah lainnya yang memiliki banyak cadangan minyak bumi, di Kepulauan Riau ini juga memiliki cadangan gas alam yang sangat banyak jumlahnya. Karena daratannya sedikit, maka sebagian besar minyak bumi di lokasi ini, terdapat di laut. Adapun, Block offshore di Kepulauan Riau ini terbagi menjadi tiga lokasi, yaitu Natuna Sea Block A, Natuna Sea Block B, dan South Natuna Sea Block A. Untuk jumlah hasil minyak bumi dari Kepulauan Riau ini adalah 59.210 barrel per hari.

5. Jawa Timur

Sektor pertambangan yang cukup populer di Jawa Timur ini adalah blok brantas dan blok cepu. Ladang minyak di Jawa Timur ini jika ditotalkan, hasilnya cukup banyak. Total minyak per hari, bisa diperkirakan sebanyak 52.616 barrel.

2. Pengolahan Minyak Bumi

    Pengolahan minyak bumi membutuhkan beberapa tahapan sebelum siap digunakan. Proses yang pertama menggunakan teknik pemisahan yang disebut distilasi bertingkat (fraksi), yaitu suatu cara pemisahan berdasarkan perbedaan titik didih berbagai komponen dalam campuran. Proses fraksinasi tersebut tergantung pada kapasitas minyak bumi untuk dipanaskan menjadi fase uap yang mempunyai sifat berbeda dari fase cair.

     Minyak mentah mula-mula dipanaskan hingga 400^oC. Pada suhu tersebut sebagian minyak menguap. Uap akan naik melalui menara bertingkat yang disebut menara kilang. Sewaktu naik, uap menjadi dingin dan ketika suatu fraksi mencapai suhu yang menjadi titik embunnya, uap menetes masuk ke sebuah pelat. Uap sisa terus ke atas serta mengembunkan fraksi demi fraksi. Hidrokarbon ringan akan berada dibagian atas kolom diikuti dengan fraksi yang lebih berat dibawahnya. Produk yang dihasilkan belum bisa langsung digunakan, karena harus ditambahkan zat aditif agar memenuhi spesifikasi atau baku mutu yang ditentukan oleh Dirjen Migas untuk masing-masing produk. Sisa yang tidak menguap pada pemanasan pertama disebut minyak berat dan digunakan untuk membuat aspal dan minyak bahan bakar berat.

 

Tabel 3. Fraksi-fraksi hidrokarbon minyak bumi

Fraksi	Jumlah atom C	Trayek titik didih, oC	Kegunaan
Gas Petroleum eter Bensin   Minyak tanah (kerosin) Solar Minyak pelumas Lilin Aspal	1 – 4 5 – 6 6 – 12   12 – 15   15 – 18 16 – 24 21 – 40 >40	-166 – 20 30 – 90 85 – 200   175 – 300   300 – 400 >400 - -	Bahan bakar (LPG) Pelarut, dry cleaning Bahan bakar kendaraan motor dan mobil Bahan bakar kompor, lampu   Bahan bakar mesin diesel Pelumas Penerangan Pengeras jalan raya

        Fraksi minyak bumi yang paling banyak digunakan adalah bensin atau isooktana. Proses kedua untuk memperoleh bensin lebih banyak, maka fraksi dengan rantai karbon panjang dipecah (biasanya yang dipecah minyak tanah dan solar), yang disebut dengan proses cracking (perengkahan). Proses perengkahan ini ada dua cara, yaitu dengan menggunakan katalis (catalytic cracking) dan dengan cara pemanasan tinggi menggunakan suhu diatas 350^oC (thermal cracking).

     Catalytic cracking adalah metode umum yang sering digunakan untuk memecah rantai karbon yang cukup panjang menjadi molekul rantai karbon yang lebih pendek dengan menggunakan katalis. Sedangkan thermal cracking adalah proses pemecahan rantai hidrokarbon dari senyawa rantai panjang menjadi rantai yang lebih kecil dengan bantuan panas. Tujuannya adalah untuk mendapatkan fraksi minyak bumi dengan boiling range yang lebih rendah dari umpannya. Perbedaan kedua cara ini adalah pada kemudahan mengarahkan produk yang diinginkan.

 Gambar 2. Proses pengolahan minyak bumi dengan distilasi bertingkat

Sumber : https://images.app.goo.gl/geE7oxt1QVQFHXay8

        Pada cara thermal cracking sangat sulit untuk mengatur atau mengarahkan produk fraksi ringan mana yang diinginkan. Contohnya adalah jika kita menginginkan membuat bensin yang lebih banyak dibandingkan minyak tanah akan sulit dilakukan. Proses thermal cracking yaitu pemutusan rantai yang panjang menjadi rantai yang lebih pendek. Proses ini dilakukan pada suhu 500^oC dan tekanan 25 atm.

C₁₄H₃₀    →    C₇H₁₆    +    C₇H₁₄

                                            tetradekana       heptana        heptena

    Proses kedua dari pengolahan minyak bumi adalah proses reforming, yaitu proses mengubah struktur pada molekul fraksi yang mutunya buruk (rantai karbon lurus) menjadi molekul fraksi yang mutunya akan lebih baik (rantai karbon bercabang). Proses reforming ini dilakukan dengan menggunakan metode katalis atau proses pemanasan.

      Proses ketiga yaitu alkilasi, adalah proses penambahan jumlah atom dalam suatu molekul menjadi molekul yang lebih panjang dan bercabang. Tujuan alkilasi adalah memperoleh produk alkilat dengan angka oktan tinggi. Pada proses ini menggunakan bahan tambahan katalis asam yang kuat seperti H₂SO₄, HCl, atau AlCl₃. Sedangkan proses polimerasi yaitu proses penggabungan antara molekul-molekul kecil menjadi molekul yang lebih besar dalam sebuah fraksi sehingga mutu dari produk akhir menjadi meningkat. Dari proses reaksi tersebut menghasilkan produk bensin berkualitas tinggi yang disebut isooktana. Pada tahap ini molekul fraksi melalui tahap alkilasi kemudian melalui tahap polimerasi sehingga membentuk sebuah molekul fraksi yang panjang dimana molekul fraksi tersebut mutunya sudah meningkat.

   Proses keempat treating, adalah proses pemurnian minyak bumi dengan cara mengeliminasi atau menghilangkan bahan pengotornya. Tujuan proses ini adalah mengeliminasi bahan-bahan yang tidak memberikan mutu dalam proses pengolahan minyak mentah ini sehingga akan diperoleh hasil yang mutunya akan bertambah. Tahap terakhir adalah dengan penambahan zat adiktif yang bertujuan untuk meningkatkan kualitas produk dan bahan yang ditambahkan adalah metil tersier butil eter (MTBE).

 

 3. Bilangan Oktan 

    Bensin yang berisi alkana rantai lurus sangat mudah terbakar sehingga menimbulkan ketukan (knocking) pada mesin dan dapat mengurangi efisiensi bahan bakar bahkan merusak mesin. Ketukan terjadi karena pembakaran terlalu cepat sebelum piston berada pada posisi yang tepat, sehingga membuat mesin menjadi sangat panas dan menimbulkan getaran yang kasar. Makin banyak ketukan, artinya makin rendah mutu bensin. Untuk menyatakan kualitas bensin dipergunakan istilah bilangan oktan. Bilangan oktan merupakan ukuran dari kemampuan bahan bakar untuk mengatasi ketukan pada saat terjadi pembakaran bahan bakar dalam mesin. Nilai bilangan oktan menunjukkan persentase volume dari 2,2,4 – trimetil pentana (isooktana) dalam campuran 2,2,4 – trimetil pentana dengan n – heptana yang memberikan daya letup sama seperti pada bensin yang diuji. Sebagai contoh untuk menentukan bilangan oktan suatu campuran 30% n – heptana dan 70% isooktana akan mempunyai bilangan oktan 70.

     Bensin yang buruk mempunyai bilangan oktan 0, sedangkan bensin yang baik mempunyai bilangan oktan 100. Nilai bilangan oktan 0 ditetapkan untuk n-heptana yang mudah terbakar, dan nilai 100 untuk isooktana yang tidak mudah terbakar. Alkana dengan rantai cabang mempunyai bilangan oktan lebih tinggi daripada alkana rantai lurus. Bensin dengan bilangan oktan 70 setara dengan bensin standar yang hanya terdiri dari 70% isooktana dan 30% n – heptana. Bilangan oktan suatu bensin 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 terdapat karakteristik yang sesuai, maka kadar isooktana dalam campuran n-heptana dan isooktana tersebut digunakan untuk menyatakan nilai bilangan oktan dari bensin yang diuji. Di Indonesia diperdagangkan bensin premium yang mempunyai bilangan oktan ± 82 dan bensin super yang mempunyai bilangan oktan 98.

      Bensin hasil fraksinasi dari minyak bumi mempunyai bilangan oktan yang rendah, kira-kira 70. Untuk meningkatkan mutu bensin, ada beberapa hal yang dapat dilakukan :
a.  Mengubah hidrokarbon rantai lurus menjadi hidrokarbon rantai bercabang.
b.  Menambahkan hidrokarbon alisiklik/aromatik ke dalam campuran akhir fraksi bensin.
c. Menambahkan zat aditif ke dalam bensin untuk memperlambat pembakaran bensin, misalnya TEL (tetra ethyl lead) yang mempunyai rumus molekul Pb(C₂H₅)₄. Bensin premium yang telah ditambahkan TEL, bilangan oktan mencapai 80 sampai 85. Ketika terbakar, senyawa TEL cenderung bersenyawa dengan radikal karbon bercabang, sehingga sedikit memperlambat proses letupan. Agar hasil pembakaran tidak tertimbun dalam mesin, maka ditambahkan 1,2 – dibromo metana (CH₂BrCH₂Br) ke dalam bensin sehingga pada pembakaran dihasilkan PbBr₂ yang mudah menguap dan bebas ke udara. Karena TEL berbahaya, maka diganti dengan etanol atau MTBE (metil tersier butyl eter) yang bebas timbal. Bensin dengan MTBE mempunyai bilangan oktan yang lebih tinggi daripada bensin premium. Contohnya adalah pertamax mempunyai bilangan oktan 98.

 

 4. Dampak Penggunaan Bahan Bakar 

       Pembakaran bahan bakar yang terlalu banyak dapat menaikkan kadar CO₂ di udara yang dapat mengakibatkan kenaikan suhu udara (pemanasan global) yang nantinya akan mempengaruhi lapisan ozon dan peristiwanya disebut efek rumah kaca (green house effect). Hal ini dapat dikurangi dengan cara penanaman pohon-pohon, pembuatan taman-taman di kota dan di sekitar pabrik-pabrik.

2C₈H₁₈ + 25O₂ → 16CO₂ + 18H₂O

     Jika bensin terbakar tidak sempurna, menyebabkan terbentuknya gas CO yang sangat beracun. Gas CO yang terhirup oleh manusia, maka senyawa CO akan berikatan dengan haemoglobin darah yang bertugas untuk mengikat O₂ dan mengalirkannya ke seluruh tubuh, termasuk otak. CO 200 kali lebih mudah berikatan dengan haemoglobin dibandingkan dengan O₂. Jika CO banyak terhirup, maka semua CO akan berikatan dengan haemoglobin membentuk HbCO dan O₂ yang terikat makin sedikit sehingga kekurangan O₂. Kadar CO yang diperbolehkan di udara adalah di bawah 100 ppm (0,01%). Jika kita menghirup udara dengan kadar CO 750 ppm selama 1 jam, akan mengakibatkan kematian. Demikian juga gas NO, NO₂ dan partikalat karbon yang bersamaan terbentuknya juga akan menyebabkan pencemaran udara. Sedangkan bensin yang mengandung senyawa belerang, jika bensin tersebut dibakar berarti melepaskan belerang atau oksida belerang ke udara dan mengakibatkan hujan asam.

     Asap yang dihasilkan dari kendaraan bermotor atau pabrik-pabrik industri selain akan menyebabkan gangguan kesehatan dalam tubuh karena asap tersebut mengandung zat-zat yang berbahaya, bagian luar tubuh seperti kulit juga akan mengalami iritasi. Sebaiknya jika pergi disarankan untuk mengenakan pakaian yang menutup tubuh seperti jaket, celana panjang, kacamata, dan masker.

     Pencemaran udara yang diakibatkan oleh gas-gas beracun akan mempengaruhi iklim dunia karena gas-gas tersebut terakumulasi dalam lapisan atmosfir dan menjadi tidak stabil, akibatnya musim hujan yang sangat lama dan musin panas yang ekstrim. Beberapa negara sudah pernah mengalami musim panas yang suhunya mencapai 50⁰C mengakibatkan kekeringan, banyak hewan dan tumbuhan mati, serta manusia mengalami dehidrasi.

  Penggunaan TEL yang berfungsi untuk menaikkan bilangan oktan mengakibatkan terjadinya pencemaran udara oleh Pb yang sangat berbahaya karena bila terhirup dan masuk ke dalam tubuh akan mengganggu pembentukan sel darah merah, menghalangi proses metabolisme, dan merusak otak pada anak-anak.

 

Referensi.

Aas Saidah, Michael Purba. (2017). Kimia C1. Jakarta
 
Das Salirawati, Fitria Meilina, Jamil Suprihatiningrum. (2007). Belajar Kimia Secara Menarik. Jakarta: Grasindo
 
Parning, Horale. (2004). Kimia 1B. Jakarta: Yudhistira
 
Parning, Horale, Tiopan. (2006). Kimia 3B. Jakarta: Yudhistira

Ahmad Naufal Dzulfaroh. (16 Oktober 2020, 13:07 WIB). 10 Negara dengan Cadangan Minyak Terbesar di Dunia, Mana Saja?. Diakses pada 8 Mei 2021, dari https://www.kompas.com/tren/read/2020/10/16/130700365/10-negara-dengan-cadangan-minyak-terbesar-di-dunia-mana-saja-?page=all

Anonim. (28 Februari 2021, pukul 05.16 WIB). Minyak Bumi. Diambil pada 11 Mei 2021, dari https://id.wikipedia.org/wiki/Minyak_Bumi

Anonim. History of the Petroleum Industry. Diambil pada 11 Mei 2021, dari https://em.wikipedia.org/wiki/History_of_the_petroleum_industry

Aris Kurniawan. (13 April 2021). Minyak Bumi – Pengertian, Proses, Pencarian, Pengolahan, Kegunaan, Jenis, Perusahaan, Kelebihan dan Kekurangan. Diakses pada 12 Mei 2021, dari https://gurupendidikan.co.id/minyak-bumi/

Arum Sutrisni Putri. (5 Agustus 2020, 16:00 WIB). Proses Pengolahan Minyak Bumi. Diakses pada 14 Mei 2021, dari https://www.kompas.com/skola/read/2020/08/05/160000269/proses-pengolahan-minyak-bumi?page=all

Estrin Vanadianti Lestari. (23 Maret 2021). Kota Penghasil Minyak Bumi Terbesar di Indonesia, Bisa Hasilkan Ratusan Ribu Barrel per Hari. Diakses pada 8 Mei 2021, dari https://www.cekaja.com/artikel/bisnis.html 

Juni Wulan Ningsih. (Kamis 22 May 2014, 23:00 WIB). Empat Daerah Penghasil Minyak Terbesar di Indonesia. Diakses pada 8 Mei 2021, dari https://www.republika.co.id/berita/empat-daerah-penghasil-minyak-terbesar-di-Indonesia.html

Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral. (15 Januari 2014). Sejarah Penemuan Minyak di Dunia. Diakses pada 14 Mei 2021, dari https://migas.esdm.go.id/post/read/Sejarah-Penemuan-Minyak-di-Dunia

Muklis. (2011). Thermal Cracking Process. Diakses pada 14 Mei 2021, dari https://muklis.chemicalengineer.blogspot.com/2011/01/thermal-cracking-process.html

Puti Yasmin. (9 Feb 2021, 15:02 WIB). 6 Pemanfaatan Minyak Bumi bagi Kehidupan, Apa saja?. Diakses pada 11 Mei 2021, dari https://finance.detik.com/energi/d-5367484/6-pemanfaatan-minyak-bumi-bagi-kehidupan-apa-saja.

Wina. (28 Mei 2014). Sejarah Penemuan Minyak Bumi. Diakses pada 14 Mei 2021, dari https://omc.proxsisgroup.com/sejarah-penemuan-minyak-bumi/