Kimia - Minyak Bumi

Sebelumnya saya pernah posting tentang makalah ini. tapi sayangnya karena gambarnya tidak muncul karena saya ngga upload :| *kesalahan sendiri* maka inilah diaa postingan yang sudah diperbaiki dengan gambar yang tampil :) maaf ya

Pengertian Minyak Bumi

Menurut Institut of Petroleum (IP)  minyak bumi adalah suatu zat yang terjadi dalam bumi yang sebagian besar terdiri dari hidrokarbon padatan, cairan, dan gas. Kebanyakan minyak bumi mengadung emulsi air, garam anorganik yang mungkin terbentuk dalam pengeboran dan pengaliran atau pengangkutan.

Batasan secara tepat untuk minyak bumi sangat sulit diberikan. Secara fisik bahan tersebut terlihat sebagai cairan berwarna cokelat kemerahan atau hitam tetapi seringkali berwarna kehijauan atau flurosensi kebiruan dan dalam sinar transmisi berwarna kekuning-kuningan, jingga, dan merah. Pada suhu biasa minyak bumi berbentuk cairan yang sangat kental, setangah padat, dan padat. Hal ini disebabkan oleh adanya kadar paraffin yang terkandung didalamnya. (Jasji dan Nasution, 1997)

Teori Pembentukan Minyak Bumi

1.      Teori Abiogenesis (Anorganik)

Barth Barthelot

Mendeleyev

Barth Barthelot (1866)  mengemukakan bahwa minyak bumi berasal dan reaksi antara kalsium karbida dengan air yang menghasilkan asetilena, seianjutnya karena suhu dan tekanan yang tinggi asetilena berubah menjadi minyak bumi. Barthelot menganggap bahwa kalsium karbida terjadi karena reaksi antara kalsium karbonat dengan logam alkali. Teori anorganik yang lain, di mana asetilena juga merupakan bahan dasar, diajukan oleh Mendeleyev(1877) mengemukakan bahwa minyak bumi terbentuk akibat adanya pengaruh kerja uap pada karbida-karbida logam dalam bumi. Teori 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 atmosfer beberapa planet lain.

 Teori Biogenesi (Organik)

Macqiur (Perancis, 1758) merupakan orang yang pertama kali mengemukakan pendapat bahwa minyak bumi berasal dan turnbuhan. Kemudian M.W. lamanosow (Rusia, 1763) juga mengemukakan hal yang sama. Pendapat di atas juga dukung oleh sarjana lainnya seperti, New Beery (1859), Engler (1909), Bruk (1936), BearI (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 sebuah lapisan dalam perut bumi”. Minyak bumi termasuk sumber daya alam yang tidak terbarukan. Pembentukan minyak bumi dimulai dan bangkai makhluk hidup laut kecil dan tumbuhan yang mengendap di dasar laut dan tertutup lumpur. Semuanya membentuk fosil. Endapan ini mendapat tekanan dan panas yang besar. Secara alami akan berubah menjadi minyak bumi dan gas alam. Massa jenis air lebih besar sehingga minyak bumi akan terdorong dan terapung. Kemudian minyak bumi bergerak dan mencari tempat yang lebih baik untuk berhenti dan terperangkap dalam batuan yang kedap atau kadang-kadang merembes keluar ke permukaan bumi. Hal ini dapat menjelaskan mengapa minyak bumi juga disebut petroleum. (Petroleum berasal dan bahasa latin petrus” artinya batuan dan “oleum” artinya minyak). Untuk rnemperoleh minyak bumi atau petroleum dilakukan pengeboran. Pengeboran menjadi lebih mudah dilakukan karena massa jenis minyak bumi lebih kecil daripada air. Hal ini mengakibatkan minyak terapung di atas air. 

Berdasarkan teori Biogenesis, minyak bumi terbentuk karena adanya kebocoran kecil yang permanen dalam siklus karbon. Siklus karbon ini terjadi antara atmosfer dengan permukaan bumi, yang digambarkan dengan dua panah dengan arah yang berlawanan, di mana karbon diangkut dalam bentuk karbon dioksida (C0₂). 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).

Komposisi Minyak Bumi

Komposisi minyak bumi dikelompokkan ke dalam empat kelompok, yaitu:

a)      Hidrokarbon Jenuh (alkana)

§  Dikenal dengan alkana atau parafin

§  Keberadaan rantai lurus sebagai komponen utama (terbanyak)

§  Sedangkan rantai bercabang lebih sedikit

§  Senyawa penyusun diantaranya:

1.      Metana                        CH₄

2.      Etana                           CH₃ – CH₃

3.      Propana                      CH₃ – CH₂ – CH₃

4.      Butana                         CH₃ – (CH₂)₂ – CH₃

5.      n-heptana                    CH₃ – (CH₂)₅ – CH₃

6.      iso oktana                    CH₃ – C(CH₃)₂ – CH₂ – CH – (CH₃)₂

b)     Hidrokarbon Tak Jenuh (alkena)

§  Dikenal dengan alkena

§  Keberadaannya hanya sedikit

§  Senyawa penyusunnya:

·           Etena,              CH₂ = CH₂

·          Propena,         CH₂ = CH – CH₃

·         Butena,            CH₂ = CH – CH₂ – CH₃

a)      Hidrokarbon Jenuh berantai siklik (sikloalkana)

·         Dikenal dengan sikloalkana atau naftena

·         Keberadaannya lebih sedikit dibanding alkana

·         Senyawa penyusunnya :

d)      Hidrokarbon aromatik

·         Dikenal sebagai seri aromatik

·         Keberadaannya sebagai komponen yang kecil/sedikit

·         Senyawa penyusunannya:

a)      Senyawa Lain

·         Keberadaannya sangat sedikit sekali

·         Senyawa yang mungkin ada dalam minyak bumi adalah belerang, nitrogen, oksigen dan organo logam (kecil sekali)

Berdasarkan komponen terbanyak :

1.      Golongan Parafin

Yaitu senyawa hidrokarbon rantai terbuka. Dimanfaatkan untuk bahan bakar karena penghasil gasolin.

2.      Golongan Naftalena

Senyawa hidrokarbon rantai siklis/tertutup. Digunakan untuk aspal dan pelumas.

3.      Golongan Campuran (Parafin-Naftalena)

Senyawa hidrokarbon rantai terbuka-tertutup.

Pengolahan Minyak Bumi

Minyak mentah mengandung berbagai senyawa hidrokarbon dengan berbagai sifat fisiknya. Untuk memperoleh materi-materi yang berkualitas baik dan sesuai dengan kebutuhan, perlu dilakukan tahapan pengolahan minyak mentah yang meliputi proses distilasi, cracking, reforming, polimerisasi, treating, dan blending.

1.      Distilasi

Distilasi atau penyulingan merupakan cara pemisahan campuran senyawa berdasarkan pada perbedaan titik didih komponen-komponen penyusun campuran tersebut. Minyak mentah mengandung campuran senyawa hidrokarbon yang memiliki titik didih bervariasi, mulai metana (CH₄) yang memiliki titik didih paling rendah hingga residu yang memiliki titik didih paling tinggi sehingga tidak teruapkan pada pemanasan. Dengan distilasi ini, minyak mentah dipanaskan pada suhu 370°C, kemudian uap yang dihasilkan dialirkan dan diembunkan (dikondensasikan) pada suhu yang sesuai. Cara distilasi dengan menggunakan beberapa tingkat suhu pendinginan atau pengembunan disebut distilasi bertingkat.

Proses penyulingan berlangsung sebagai berikut. Mula-mula minyak mentah dipanaskan pada suhu 370°C sehingga mendidih dan menguap. Fraksi minyak mentah yang tidak menguap menjadi residu. Residu minyak bumi meliputi paraffin, lilin, dan aspal. Residu-residu ini memiliki rantai karbon dengan jumlah atom C lebih dari 20 atom. Minyak mentah yang menguap pada proses distilisasi ini naik ke bagian atas kolom dan selanjutnya terkondensasi pada suhu yang berbeda-beda. Fraksi minyak bumi yang tidak terkondensasi terus naik ke bagian atas kolom sehingga keluar sebagai gas alam.

2. Cracking

Cracking adalah penguraian (pemecahan)molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang besar menjadi molekul-molekul senyawa yang lebih kecil. Contoh cracking ini adalah pengubahan minyak solar atau minyak tanah (kerosin) menjadi bensin.

Terdapat dua cara proses cracking.

1.      Cara panas (thermal cracking) adalah proses cracking dengan menggunakan suhu tinggi serta tekanan rendah.

2.      Cara katalis (catalytic cracking) adalah proses cracking dengan menggunakan bubuk katalis platina atau molybdenum oksida.

Proses pemecahan ini menghasilkan bensin dalam jumlah besar dan berkualitas lebih baik. Contohnya, pemecahan senyawa n-dekana menjadi etena dan n-oktana.

3. Reforming

Reforming adalah pengubahan bentuk molekul bensin yang bermutu kurang baik (rantai karbon lurus) menjadi bensin yang bermutu lebih baik (rantai karbon bercabang). Kedua jenis bensin ini memiliki rumus molekul sama, tetapi bentuk strukturnya berbeda sehingga proses ini disebut juga isomerisasi. Reforming dilakukan dengan menggunakan katalis dan pemanasan.

4. Polimerisasi

Polimerisasi adalah proses penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar. Misalnya, penggabungan senyawa isobutene dengan senyawa isobutana yang menghasilkan bensin berkualitas tinggi, yaitu isooktana

5. Treating

Treating adalah proses pemurnian minyak bumi dengan cara menghilangkan pengotor-pengotornya. Cara-cara proses treating sebagai berikut.

a)      Copper sweetening dan doctor treating adalah proses penghilangan pengotor yang menimbulkan bau tidak sedap.

b)      Acid treatment adalah proses penghilangan lumpur dan perbaikan warna.

c)       Desulfurizing (desulfurisasi) adalah proses penghilangan unsure belerang.

6. Blending

Untuk memperoleh kualitas bensin yang baik dilakukan blending (pencampuran), terdapat sekitar 22 bahan pencampur (zat aditif) yang dapat ditambahkan ke dalam proses pengolahannya. Bahan- bahan pencampur tersebut, antara lain tetraethyllead (TEL), MTBE, etanol, dan methanol. Penambahan zat aditif ini dapat menimgkatkan bilangan oktan.

Penjelasan tentang destilasi bertingkat

Minyak mentah (crude oil) yang diperoleh dari hasil pengeboran minyak bumi belum dapat digunakan atau dimanfaatkan untuk berbagai keperluan secara langsung. Hal itu karena minyak bumi masih merupakan campuran dari berbagai senyawa hidrokarbon, khususnya komponen utama hidrokarbon alifatik dari rantai C yang sederhana/pendek sampai ke rantai C yang banyak/panjang, dan senyawa-senyawa yang bukan hidrokarbon.

Untuk menghilangkan senyawa-senyawa yang bukan hidrokarbon, maka pada minyak mentah ditambahkan asam dan basa.

Minyak mentah yang berupa cairan pada suhu dan tekanan atmosfer biasa, memiliki titik didih persenyawan-persenyawaan hidrokarbon yang berkisar dari suhu yang sangat rendah sampai suhu yang sangat tinggi. Dalam hal ini, titik didih hidrokarbon (alkana) meningkat dengan bertambahnya jumlah atom C dalam molekulnya.

Dengan memperhatikan perbedaan titik didih dari komponen-komponen minyak bumi, maka dilakukanlah pemisahan minyak mentah menjadi sejumlah fraksi-fraksi melalui proses distilasi bertingkat. Destilasi bertingkat adalah proses distilasi (penyulingan) dengan menggunakan tahap-tahap/fraksi-fraksi pendinginan sesuai trayek titik didih campuran yang diinginkan, sehingga proses pengembunan terjadi pada beberapa tahap/beberapa fraksi tadi. Cara seperti ini disebut fraksionasi.

Minyak mentah tidak dapat dipisahkan ke dalam komponen-komponen murni (senyawa tunggal). Hal itu tidak mungkin dilakukan karena tidak praktis, dan mengingat bahwa minyak bumi mengandung banyak senyawa hidrokarbon maupun senyawa-senyawa yang bukan hidrokarbon. Dalam hal ini senyawa hidrokarbon memiliki isomerisomer dengan titik didih yang berdekatan. Oleh karena itu, pemisahan minyak mentah dilakukan dengan proses distilasi bertingkat. Fraksi-fraksi yang diperoleh dari destilat minyak bumi ialah campuran hidrokarbon yang mendidih pada trayek suhu tertentu.

a. Pengolahan tahap pertama (primary process)

Pengolahan tahap pertama ini berlangsung melalui proses distilasi bertingkat, yaitu pemisahan minyak bumi ke dalam fraksi-fraksinya berdasarkan titik didih masing-masing fraksi.

Komponen 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 melalui sungkup-sungkup yang disebut menara gelembung. Makin ke atas, suhu dalam menara fraksionasi itu makin rendah. Hal itu menyebabkan komponen dengan titik didih lebih tinggi akan mengembun dan terpisah, sedangkan komponen yang titik didihnya lebih rendah naik ke bagian yang lebih atas lagi. Demikian seterusnya, sehingga komponen yang mencapai puncak menara adalah komponen yang pada suhu kamar berupa gas.

Perhatikan diagram fraksionasi minyak bumi pada gambar 2 di atas.

Hasil-hasil frasionasi minyak bumi yaitu sebagai berikut.

1) Fraksi pertama

Pada fraksi ini dihasilkan gas, yang merupakan fraksi paling ringan. Minyak bumi dengan titik didih di bawah 30 ^oC, berarti pada suhu kamar berupa gas. Gas pada kolom ini ialah gas yang tadinya terlarut dalam minyak mentah, sedangkan gas yang tidak terlarut dipisahkan pada waktu pengeboran.

Gas yang dihasilkan pada tahap ini yaitu LNG (Liquid Natural Gas) yang mengandung komponen utama propana  (C₃H₈) dan butana (C₄H₁₀), dan LPG (Liquid Petroleum Gas) yang mengandung metana (CH₄)dan etana (C₂H₆).

2) Fraksi kedua

Pada fraksi ini dihasilkan petroleum eter. Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil 90 ^oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendinginan dengan suhu 30 ^oC – 90 ^oC. Pada trayek ini, petroleum eter (bensin ringan) akan mencair dan keluar ke penampungan petroleum eter. Petroleum eter merupakan campuran alkana dengan rantai C₅H₁₂ – C₆H₁₄.

3) Fraksi Ketiga

Pada fraksi ini dihasilkan gasolin (bensin). Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 175 ^oC , masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 90 ^oC – 175 ^oC. Pada trayek ini, bensin akan mencair dan keluar ke penampungan bensin. Bensin merupakan campuran alkana dengan rantai C₆H₁₄–C₉H₂₀.

4) Fraksi keempat

Pada fraksi ini dihasilkan nafta. Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 200 ^oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 175 ^oC - 200 ^oC. Pada trayek ini, nafta (bensin berat) akan mencair dan keluar ke penampungan nafta. Nafta merupakan campuran alkana dengan rantai C₉H₂₀–C₁₂H₂₆.

5) Fraksi kelima

Pada fraksi ini dihasilkan kerosin (minyak tanah). Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 275 ^oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 175 ^oC - 275 ^oC. Pada trayek ini, kerosin (minyak tanah) akan mencair dan keluar ke penampungan kerosin. Minyak tanah (kerosin) merupakan campuran alkana dengan rantai C₁₂H₂₆–C₁₅H₃₂.

6) Fraksi keenam

Pada fraksi ini dihasilkan minyak gas (minyak solar). Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 375 ^oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 250 ^oC - 375 ^oC. Pada trayek ini minyak gas (minyak solar) akan mencair dan keluar ke penampungan minyak gas (minyak solar). Minyak solar merupakan campuran alkana dengan rantai C₁₅H₃₂–C₁₆H₃₄.

7) Fraksi ketujuh

Pada fraksi ini dihasilkan residu. Minyak mentah dipanaskan pada suhu tinggi, yaitu di atas 375 ^oC, sehingga akan terjadi penguapan.

Pada trayek ini dihasilkan residu yang tidak menguap dan residu yang menguap. Residu yang tidak menguap berasal dari minyak yang tidak menguap, seperti aspal dan arang minyak bumi. Adapun residu yang menguap berasal dari minyak yang menguap, yang masuk ke kolom pendingin dengan suhu 375 ^oC. Minyak pelumas (C₁₆H₃₄–C₂₀H₄₂) digunakan untuk pelumas mesin-mesin, parafin (C₂₁H₄₄–C₂₄H₅₀) untuk membuat lilin, dan aspal (rantai C lebih besar dari C₃₆H₇₄) digunakan untuk bahan bakar dan pelapis jalan raya.

b. Pengolahan tahap kedua

Pengolahan tahap kedua merupakan pengolahan lanjutan dari hasil-hasil unit pengolahan tahapan pertama. Pada tahap ini, pengolahan ditujukan untuk mendapatkan dan menghasilkan berbagai jenis bahan bakar minyak (BBM) dan non bahan bakar minyak (non BBM) dalam jumlah besar dan mutu yang lebih baik, yang sesuai dengan permintaan konsumen atau pasar. Pada pengolahan tahap kedua, terjadi perubahan struktur kimia yang dapat berupa pemecahan molekul (proses cracking), penggabungan molekul (proses polymerisasi, alkilasi), atau perubahan struktur molekul (proses reforming).

Proses pengolahan lanjutan dapat berupa proses-proses seperti di bawah ini

1) Konversi struktur kimia

Dalam proses ini, suatu senyawa hidrokarbon diubah menjadi senyawa hidrokarbon lain melalui proses kimia.

a) Perengkahan (cracking)

Dalam proses ini, molekul hidrokarbon besar dipecah menjadi molekul hidrokarbon yang lebih kecil sehingga memiliki titik didih lebih rendah dan stabil.

Caranya dapat dilaksanakan, yaitu sebagai berikut:

• Perengkahan termal; yaitu proses perengkahan dengan menggunakan suhu dan tekanan tinggi saja.

• Perengkahan katalitik; yaitu proses perengkahan dengan menggunakan panas dan katalisator untuk mengubah distilat yang memiliki titik didih tinggi menjadi bensin dan karosin. Proses ini juga akan menghasilkan butana dan gas lainnya.

• Perengkahan dengan hidrogen (hydro-cracking); yaitu proses perengkahan yang merupakan kombinasi perengkahan termal dan katalitik dengan "menyuntikkan" hidrogen pada molekul fraksi hidrokarbon tidak jenuh.

Dengan cara seperti ini, maka dari minyak bumi dapat dihasilkan elpiji, nafta, karosin, avtur, dan solar. Jumlah yang diperoleh akan lebih banyak dan mutunya lebih baik dibandingkan dengan proses perengkahan termal atau perengkahan katalitik saja.

Selain itu, jumlah residunya akan berkurang.

b) Alkilasi

Alkilasi adalah suatu proses penggabungan dua macam hidrokarbon isoparafin secara kimia menjadi alkilat yang memiliki nilai oktan tinggi. Alkilat ini dapat dijadikan bensin atau avgas.

c) Polimerisasi

Polimerisasi adalah penggabungan dua molekul atau lebih untuk membentuk molekul tunggal yang disebut polimer. Tujuan polimerisasi ini ialah untuk menggabungkan molekul-molekul hidrokarbon dalam bentuk gas (etilen, propena) menjadi senyawa nafta ringan.

d) Reformasi

Reformasi adalah proses yang berupa perengkahan termal ringan dari nafta untuk mendapatkan produk yang lebih mudah menguap seperti olefin dengan angka oktan yang lebih tinggi. Di samping itu, dapat pula berupa konversi katalitik komponen-komponen nafta untuk menghasilkan aromatik dengan angka oktan yang lebih tinggi.

e) Isomerisasi

Dalam proses ini, susunan dasar atom dalam molekul diubah tanpa menambah atau mengurangi bagian asal. Hidrokarbon garis lurus diubah menjadi hidrokarbon garis bercabang yang memiliki angka oktan lebih tinggi. Dengan proses ini, n-butana dapat diubah menjadi isobutana yang dapat dijadikan sebagai bahan baku dalam proses alkilasi.

2) Proses ekstraksi

Melalui proses ini, dilakukan pemisahan atas dasar perbedaan daya larut fraksifraksi minyak dalam bahan pelarut (solvent) seperti SO2, furfural, dan sebagainya. Dengan proses ini, volume produk yang diperoleh akan lebih banyak dan mutunya lebih baik bila dibandingkan dengan proses distilasi saja.

3) Proses kristalisasi

Pada proses ini, fraksi-fraksi dipisahkan atas dasar perbedaan titik cair (melting point) masing-masing. Dari solar yang mengandung banyak parafin, melalui proses pendinginan, penekanan dan penyaringan, dapat dihasilkan lilin dan minyak filter. Pada hampir setiap proses pengolahan, dapat diperoleh produk-produk lain sebagai produk tambahan. Produk-produk ini dapat dijadikan bahan dasar petrokimia yang diperlukan untuk pembuatan bahan plastik, bahan dasar kosmetika, obat pembasmi serangga, dan berbagai hasil petrokimia lainnya.

4) Membersihkan produk dari kontaminasi (treating)

Hasil-hasil minyak yang telah diperoleh melalui proses pengolahan tahap pertama dan proses pengolahan lanjutan sering mengalami kontaminasi dengan zat-zat yang merugikan seperti persenyawaan yang korosif atau yang berbau tidak sedap. Kontaminan ini harus dibersihkan misalnya dengan menggunakan caustic soda, tanah liat, atau proses hidrogenasi. Proses pengolahan minyak mentah menjadi fraksi-fraksi minyak bumi yang bermanfaat dilakukan di kilang minyak (oil refinery). Di Indonesia terdapat sejumlah kilang minyak, antara lain:

1. kilang minyak Cilacap, Jawa Tengah (Kapasitas 350 ribu barel/hari);
2. kilang minyak Balongan, Jawa Tengah (Kapasitas 125 ribu barel/hari);
3. kilang minyak Balikpapan, Kalimantan Timur (Kapasitas 240 ribu barel/hari);
4. kilang minyak Dumai, Riau;
5. kilang minyak Plaju, Sumatra Selatan;
6. kilang minyak Pangkalan Brandan, Sumatra Utara; dan
7. kilang minyak Sorong, Papua.

Kualitas Bensin dan Dampaknya

Pembakaran bensin yang diinginkan adalah yang menghasilkan dorongan yang mulus terhadap penurunan piston. Hal ini tergantung dari ketepatan waktu pembakaran agar jumlah energi yang ditransfer ke piston menjadi maksimum. Ketepatan waktu pembakaran tergantung dari jenis rantai hidrokarbon yang selanjutnya akan menentukan kualitas bensin. -Alkana rantai lurus dalam bensin seperti n-heptana, n-oktana, dan n­-nonana sangat mudah terbakar. Hal ini menyebabkan pembakaran terjadi terlalu awal sebelum piston mencapai posisi yang tepat. Akibatnya timbul bunyi ledakan yang dikenal sebagai ketukan (knocking). Pembakaran terlalu awal juga berarti ada sisa komponen bensin yang belum terbakar sehingga energi yang ditransfer ke piston tidak maksimum. -Alkana rantai bercabang/alisiklik/aromatik dalam bensin seperti isooktana tidak terlalu mudah terbakar. Jadi, lebih sedikit ketukan yang dihasilkan, dan energi yang ditransfer ke piston lebih besar.

Oleh karena itu, bensin dengan kualitas yang baik harus mengandung lebih banyak alkana rantai bercabang/alisiklik/aromatik dibandingkan alkana rantai lurus. Kualitas bensin ini dinyatakan olehbilangan 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).

Angka oktan bensin :

a.        bensin premium angka oktan 80 – 88

b.        pertamax angka oktan 92

c.        pertamax plus angka oktan 95

d.        bensin super angka oktan 98

Maka semakin tinggi angka oktannya, semakin bagus pula kualitas bensinnya.

kendaraan bermotormemberikan kontribusi pencemaran CO sebesar 98,80%, NOx sebesar 73,40% dan HC sebesar88,90% (Bapedal, 1992).

Asap buangan kendaraan bermotor yang merugikan akibat dari hasil pembakaran bahan bakar antara lain :

a.    Gas Karbon  dioksida (CO2)

      Sebenarnya, gas karbon dioksida tidak berbahaya. Tetapi, gas karbon dioksida tergolong gasrumah kaca, sehingga peningkatan kadar gas karbon dioksida di udara dapat mengakibatkanpeningkatan suhu permukaan bumi yang disebut pemanasan global.

b. Gas Karbon Monoksida (CO)

     Gas karbon monoksida tidak berwarna dan berbau, sehingga kehadirannya tidak diketahui. Gaskarbon monoksida bersifat racun, dapat menimbulkan rasa sakit pada mata, saluran pernapasan,dan paru-paru. Bila masuk ke dalam darah melalui pernapasan, gas karbon monoksida bereaksidengan hemoglobin darah, membentuk karboksihemoglobin (COHb).CO + Hb COHbHemoglobin seharusnya bereaksi dengan oksigen menjadi oksihemoglobin (O2Hb) dan dibawake sel-sel jaringan tubuh yang memerlukan.O2 + Hb  O2HbNamun, afinitas gas karbon monoksida terhadap hemoglobin sekitar 300 kali lebih besardaripada oksigen. Bahkan hemoglobin yang telah mengikat oksigen dapat diserang oleh gaskarbon monoksida.CO + O2Hb  COHb + O2Jadi, gas karbon monoksida menghalangi fungsi vital hemoglobin untuk membawa oksigen bagitubuh

cara mencegah peningkatan gas karbon monoksida di udara adalah dengan mengurangipenggunaan kendaraan bermotor dan pemasangan pengubah katalitik pada knalpot.

c.        Oksida Belerang (SO2 dan SO3)

Belerang dioksida yang terhisap pernapasan bereaksi dengan air di dalam saluran pernapasan,membentuk asam sulfit yang dapat merusak jaringan dan menimbulkan rasa sakit. Bila SO3terhisap, yang terbentuk adalah asam sulfat (lebih berbahaya). Oksida belerang dapat larutdalam air hujan dan menyebabkan terjadi hujan asam.

d. Oksida Nitrogen (NO dan NO2)

       Campuran NO dan NO2 sebagai pencemar udara biasa ditandai dengan lambang NOx. Ambangbatas NOx di udara adalah 0,05 ppm. NOx di udara tidak beracun (secara langsung) padamanusia, tetapi NOx ini bereaksi dengan bahan-bahan pencemar lain dan menimbulkanfenomena asbut (asap-kabut). Asbut menyebabkan berkurangnya daya pandang, iritasi padamata dan saluran pernapasan, menjadikan tanaman layu, dan menurunkan kualitas materi.

e. Partikel Timah Hitam

      Senyawa timbel dari udara dapat mengendap pada tanaman sehingga bahan makananterkontaminasi. Keracunan timbel yang ringan dapat menyebabkan gejala keracunan timbel,seperti sakit kepala, mudah teriritasi, mudah lelah, dan depresi. Keracunan yang lebih hebatmenyebabkan kerusakan otak, ginjal, dan hati.

Sumber Bahan Pencemaran

a.      Pembakaran Tidak Sempurna

Menghasilkan asap yang mengandung gas karbon monoksida (CO), partikel karbon (jelaga),dan sisa bahan bakar (hidroksida).

b..  Pengotor dalam Bahan Bakar

Bahan bakar fosil mengandung sedikit belerang yang akan menghasilkan oksida belerang (SO2atau SO3).

c.     Bahan Aditif (Tambahan) dalam Bahan Bakar

Bensin yang ditambahi tetraethyllead (TEL) yang punya rumus molekul Pb(C2H5)4 akanmenghasilkan partikel timah hitam berupa PbBr2.Secara umum, kegiatan eksploitasi dan pemakaian sumber energi dari alam untuk memenuhikebutuhan manusia akan selalu menimbulkan dampak negatif terhadap lingkungan (misalnya udaradan iklim, air dan tanah)

 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 sulfurdioksida (SO2) yang menyebabkan pencemaran udara (hujan asam, smog dan pemanasan global).

   

Eksploitasi minyak bumi, khususnya cara penampungan dan pengangkutan minyak bumi yang tidak layak, misalnya: bocornya tangker minyak atau kecelakaan lain akan mengakibatkan tumpahnyaminyak (ke laut, sungai atau air tanah) dapat menyebabkan pencemaran perairan. Pada dasarnyapencemaran tersebut disebabkan oleh kesalahan manusia.

     Selain itu , secara tidak langsung, kegiatan transportasi akan memberikan dampak terhadaplingkungan air terutama melalui air buangan dari jalan raya.  Air yang terbuang dari jalan raya,terutama terbawa oleh air hujan, akan mengandung bocoran bahan bakar dan juga larutan daripencemar udara yang tercampur dengan air tersebut.

Dampak penggunaan energi terhadap tanah dapat diketahui, misalnya dari pertambangan batu bara.Masalah yang berkaitan dengan lapisan tanah muncul terutama dalam pertambangan terbuka (OpenPit Mining). Pertambangan ini memerlukan lahan yang sangat luas. Perlu diketahui bahwa lapisanbatu bara terdapat di tanah yang subur, sehingga bila tanah tersebut digunakan untuk pertambangan batu bara maka lahan tersebut tidak dapat dimanfaatkan untuk pertanian atau hutan selama  waktu tertentu.