Rabu, 21 Juli 2010

Degradasi Minyak Bumi via “Tangan” Mikroorganisme

Minyak bumi terbentuk sebagai hasil akhir dari penguraian bahan-bahan organik (sel-sel dan jaringan hewan/tumbuhan laut) yang tertimbun selama berjuta tahun di dalam tanah, baik di daerah daratan atau pun di daerah lepas pantai. Hal ini menunjukkan bahwa minyak bumi merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui. Terbentuknya minyak bumi sangat lambat, oleh karena itu perlu penghematan dalam penggunaannya.

Di Indonesia, minyak bumi banyak terdapat di bagian utara Pulau Jawa, bagian timur Kalimantan dan Sumatera, daerah kepala burung Papua, serta bagian timur Seram. Minyak bumi juga diperoleh di lepas pantai Jawa dan timur Kalimantan.
Minyak bumi kasar (baru keluar dari sumur eksplorasi) mengandung ribuan macam zat kimia yang berbeda baik dalam bentuk gas, cair maupun padatan. Bahan utama yang terkandung di dalam minyak bumi adalah hidrokarbon alifatik dan aromatik. Minyak bumi mengandung senyawa nitrogen antara 0-0,5%, belerang 0-6%, dan oksigen 0-3,5%. Terdapat sedikitnya empat seri hidrokarbon yang terkandung di dalam minyak bumi, yaitu seri n-paraffin (n-alkana) yang terdiri atas metana (CH4) sampai aspal yang memiliki atom karbon (C) lebih dari 25 pada rantainya, seri iso-paraffin (isoalkana) yang terdapat hanya sedikit dalam minyak bumi, seri neptena (sikloalkana) yang merupakan komponen kedua terbanyak setelah n-alkana, dan seri aromatik (benzenoid).
Komposisi senyawa hidrokarbon pada minyak bumi tidak sama, bergantung pada sumber penghasil minyak bumi tersebut. Misalnya, minyak bumi Amerika komponen utamanya ialah hidrokarbon jenuh, yang digali di Rusia banyak mengandung hidrokarbon siklik, sedangkan yang terdapat di Indonesia banyak mengandung senyawa aromatik dan kadar belerangnya sangat rendah
.
Minyak bumi berdasarkan titik didihnya dapat dibagi menjadi sembilan fraksi. Pemisahan ini dilakukan melalui proses destilasi.
Tabel Fraksi-fraksi minyak bumi
Permasalahan terjadi ketika produk minyak bumi yang dimanfaatkann manusia memunculkan efek yang tidak diinginkan bagi manusia itu sendiri ataupun bagi lingkungan sekitar. Sebagai contoh adalah produk minyak bumi plastik, yang menimbulkan masalah pencemaran lingkungan karena sulit didegradasi (memerlukan waktu yang lama untuk menghancurkannya). Belum lagi bahaya tumpahan minyak bumi dalam jumlah besar di laut seperti yang terjadi pada bulan Maret 1989 di dekat Prince William Sound, Alaska (11 juta galon minyak bumi dari super tanker Exxon Valdex tumpah ke laut) yang menimbulkan kerusakan berat ekosistem laut. Bahkan menurut catatan, biaya yang diperlukan untuk membersihkan tumpahan minyak tersebut diduga mencapai 1,5 milyar dolar Amerika Serikat.

Oleh karena itu perlu dilakukan tindakan yang lebih efektif dan efisien dalam mengatasi limbah yang ditimbulkan oleh produk minyak bumi. Salah satu metode paling cepat adalah dengan degradasi minyak bumi yang memanfaatkan mikroorganisme atau yang sering disebut biodegradasi.

Dekomposisi Minyak Bumi
Degradasi minyak bumi dapat dilakukan dengan memanfaatkan mikroorganisme seperti bakteri, beberapa khamir, jamur, sianobakteria, dan alga biru. Mikroorganisme ini mampu menguraikan komponen minyak bumi karena kemampuannya mengoksidasi hidrokarbon dan menjadikan hidrokarbon sebagai donor elektronnya. Mikroorganisme ini berpartisipasi dalam pembersihan tumpahan minyak dengan mengoksidasi minyak bumi menjadi gas karbon dioksida (CO2). Sebagai contoh, bakteri pendegradasi minyak bumi akan menghasilkan bioproduk seperti asam lemak, gas, surfaktan, dan biopolimer yang dapat meningkatkan porositas dan permeabilitas batuan reservoir formasi klastik dan karbonat apabila bakteri ini menguraikan minyak bumi.

Di dalam minyak bumi terdapat dua macam komponen yang dibagi berdasarkan kemampuan mikroorganisme menguraikannya, yaitu komponen minyak bumi yang mudah diuraikan oleh mikroorganisme dan komponen yang sulit didegradasi oleh mikroorganisme.
Komponen minyak bumi yang mudah didegradasi oleh bakteri merupakan komponen terbesar dalam minyak bumi atau mendominasi, yaitu alkana yang bersifat lebih mudah larut dalam air dan terdifusi ke dalam membran sel bakteri. Jumlah bakteri yang mendegradasi komponen ini relatif banyak karena substratnya yang melimpah di dalam minyak bumi. Isolat bakteri pendegradasi komponen minyak bumi ini biasanya merupakan pengoksidasi alkana normal. Komponen minyak bumi yang sulit didegradasi merupakan komponen yang jumlahnya lebih kecil dibanding komponen yang mudah didegradasi. Hal ini menyebabkan bekteri pendegradasi komponen ini berjumlah lebih sedikit dan tumbuh lebih lambat karena kalah bersaing dengan pendegradasi alkana yang memiliki substrat lebih banyak. Isolasi bakteri ini biasanya memanfaatkan komponen minyak bumi yang masih ada setelah pertumbuhan lengkap bakteri pendegradasi komponen minyak bumi yang mudah didegradasi.

Jenis Hidrokarbon yang Didegradasi Mikroba
1. Hidrokarbon Alifatik
Mikroorganisme pedegradasi hidrokarbon rantai lurus dalam minyak bumi ini jumlahnya relatif kecil dibanding mikroba pendegradasi hidrokarbon aromatik. Di antaranya adalah Nocardia, Pseudomonas, Mycobacterium, khamir tertentu, dan jamur. Mikroorganisme ini menggunakan hidrokarbon tersebut untuk pertumbuhannya. Penggunaan hidrokarbon alifatik jenuh merupakan proses aerobik (menggunakan oksigen). Tanpa adanya O2, hidrokarbon ini tidak didegradasi oleh mikroba (sebagai pengecualian adalah bakteri pereduksi sulfat).
Langkah pendegradasian hidrokarbon alifatik jenuh oleh mikroorganisme meliputi oksidasi molekuler (O2) sebagai sumber reaktan dan penggabungan satu atom oksigen ke dalam hidrokarbon teroksidasi.
2. Hidrokarbon Aromatik
Banyak senyawa ini digunakan sebagai donor elektron secara aerobik oleh mikroorganisme seperti bakteri dari genus Pseudomonas. Metabolisme senyawa ini oleh bakteri diawali dengan pembentukan Protocatechuate atau catechol atau senyawa yang secara struktur berhubungan dengan senyawa ini. Kedua senyawa ini selanjutnya didegradasi menjadi senyawa yang dapat masuk ke dalam siklus Krebs (siklus asam sitrat), yaitu suksinat, asetil KoA, dan piruvat. Gambar 2 menunjukkan reaksi perubahan senyawa benzena menjadi catechol.

Faktor Pembatas Biodegradasi
Kemampuan sel mikroorganisme untuk melanjutkan pertumbuhannya sampai minyak bumi didegradasi secara sempurna bergantung pada suplai oksigen yang mencukupi dan nitrogen sebagai sumber nutrien. Seorang ilmuwan bernama Dr. D. R. Boone menemukan bahwa nitrogen tetap merupakan nutrien yang paling penting untuk degradasi bahan bakar. Selain itu keaktifan mikroorganisme pendegradasi hidrokarbon juga dipengaruhi oleh kondisi lingkungan seperti temperatur dan pH. Kondisi lingkungan yang tidak sesuai menyebabkan mikroba ini tidak aktif bekerja mendegradasi minyak bumi. Sebagai contoh, penambahan nutrien anorganik seperti fosfor dan nitrogen untuk area tumpahan minyak meningkatkan kecepatan bioremediasi secara signifikan.
DAFTAR PUSTAKA
• Agus, A. 1984. Mengerti Kimia 1. Jurusan Kimia FMIPA ITB, Bandung.
• Chapman, P.J., M. Shelton, M. Grifoll, & S. Selifonov. 1995. Fossil fuel biodegradation: Laboratory study. Environmental Health perspectives. 103.
• Pikoli, M. R., P. Aditiawati, & D. I. Astuti. 2000. Isolasi bertahap dan identifikasi isolat bakteri termofilik pendegradasi minyak bumi dari sumur bangko. Jurusan Biologi, ITB, Bandung.
• Toccalino, P. L., R. L. Johnson, & D. R. Boone. 1993. Nitrogen limitation and nitrogen fixation during alkane biodegradation in a sandy soil. Appl. Environ. Microbiol. 59:2977-2983.

Description
MINYAK BUMI 1
Pembentukan Minyak Bumi, Gas Alam, dan Batu Bara Sumber energi yang banyak digunakan untuk memasak, kendaraan bermotor dan industri berasal dari minyak bumi, gas alam dan batu bara. Ketiga jenis tersebut bahan bakar tersebut berasal dari pelapukan sisa-sisa organisme sehinggga disebut bahan bakar fosil. Minyak bumi dan gas alam berasal dari jasad renik lautan, tumbuhan dan hewan yang mati sekitar 150 juta tahun yang lampau. Sisa-sisa organisme itu mengendap di dasar lautan yang kemudian ditutupi oleh lumpur. Lapisan lumpur tersebut lambat laun berubah menjadi batuan karena pengaruh suhu dan tekanan lapisan di atasnya. Sementara itu, dengan meningkatnya tekanan dan suhu, bakteri anaerob menguraikan sisa-sisa jasad renik itu dan mengubahnya menjadi minyak dan gas. Proses pembentukan minyak dan gas ini memakan waktu jutaan tahun. Minyak dan gas yang terbentuk meresap dalam batuan yang berpori bagaikan air dalam batu karang .Minyak dan gas dapat pula bermigrasi dari suatu daerah ke daerah lain, kemudian terkonsentrasi jika terhalang oleh lapisan yang kedap. Walaupun minyak bumi dan gas alam terbentuk di dasar lautan, banyak sumber minyak dan gas yang terdapat di daratan. Hal ini terjadi karena pergerakan kulit bumi, seingga sebagian lautan menjadi daratan. Adapun batu bara yang dipercaya berasal dari pohon-pohon dan pakis yang hidup sekitar 3 juta tahun yang lalu, kemudian terkubur mungkin karena gempa bumi atau letusan gunung berapi.

2.Komposisi Gas Alam, Minyak Bumi, dan Batu Bara Gas alam terdiri dari alkana suhu rendah yaitu metana,etana,propana,dan butana dengan metana sebagai komponen utamanya. Selain itu alkana juga terdapat berbagai gas lain seperti karbon dioksida (CO2) dan hidrogen sulfida (H2S). Alkana adalah golongan senyawa yang kurang reaktif karena sukar bereaksi sehinggga disebut parafin yang artinya afinitas kecil. Reaksi penting dari alkana adalah pembakaran, substitusi, dan perengkahan (Cracking). Pembakaran sempurna menghasilkan CO2 dan H2O Reaksi pembakaran propana C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O Jika pembakaran tidak sempurna menghasilkan CO dan H2O,atau jelaga (partikel karbon ). Beberapa sumur gas juga mengandung helium. Etana dalam gas alam biasanya dipisahkan untuk keperluan industri.Propana dan Butana juga dipisahkan kemudian dicairkan yang dikenal dengan LPG. Metana terutama digunakan sebagai bahan bakar, sumber hidrogen dan untuk pembuatan metanol. Minyak bumi adalah suatu campuran kompleks yang sebagian besar terdiri atas hidrokarbon. Hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi terutama 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 suatu sumur ke sumur lainnya dan dari suatu daerah ke daerah lain.

3.Pengelolaan Minyak Bumi Minyak bumi biasanya berada 3-4 km di bawah permukaan. Minyak bumi diperoleh dengan membuat sumur bor. Di Indonesia penambangan minyak terdapat di berbagai tempat, misalnya Aceh, Sumatera Utara , Kalimantan , dan Irian Jaya. 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...
Hasil Output Proses Pengolahan Minyak Bumi - Minyak Bakar, Diesel, Bensol, Kerosin, Gas Bakar, Arang - Pendidikan Sains Kimia
Proses pengolahan minyak bumi yang berupa lumpur hitam untuk menjadi minyak bumi dalam bentuk yang beraneka ragam seperti kerosin, bensin, bensol, bio pertamax, bio diesel, minyak tanah, solar, dan lain sebagainya membutuhkan proses produksi yang panjang. Hasil keluaran dapat bertingkat-tingat maupun hanya mengeluarkan satu hasil saja.

Penjelasan mengenai tehnik dan cara mengolah minyak bumi mentah menjadi matang dapat dilihat pada artikel lain di situs organisasi. Di sini kita akan menjelaskan lebih rinci mengenai hasil keluarannya, yaitu sebagai berikut di bawah ini :
1. Bensol
Bensol adalah bahan bakar kapal terbang atau pesawat terbang.
2. Minyak Diesel
Minyak diesel adalah cairan yang digunakan untuk menjalanan mesin diesel / disel.
3. Minyak Bakar
Minyak bakar adalah bahan bakar yang dipakai untuk kapal laut dan untuk keperluan operasional industri.
4. Gas Bakar
Gas bakar adalah gas yang berfungsi sebagai bahan bakar gas untuk kebutuhan hidup rumah tangga sehari-hari dan juga untuk keperluan bahan industri.
5. Kerosin atau alias Minyak Tanah
Kerosin adalah bahan bakar cair untuk kebutuhan rumah tangga.
6. Bensin
Bensin adalah cairan yang difungsikan untuk bahan bakar kendaraan bermotor seperti mobil dan motor.
7. Arang atau Batu Ampas
Arang adalah bahan bakar yang banyak dipakai untuk kebutuhan industri.
Tambahan :
Hasil Proses pengolahan minyak bumi juga dapat menghasilkan keluaran lain yang dapat digunakan seperti sebagaimana berikut di bawah ini :
1. Aspal
Aspal adalah salah satu material yang digunakan untuk membuat jalan raya.
2. Gas Hidrokarbon
Hidrokarbon adalah bahan untuk memproduksi karet sistetis atau tiruan dari bahan dasar plastik
3. Parafin
Parafin adalah salah satu bahan yang dipakai untuk tutup botol, industri tenun menenun, korek api, lilin batik dan masih banyak lagi lainnya.
Sumber Minyak Bumi
I. ASAL
Merupakan hasil proses alam, dari zat organik yang tertimbun selama ribuan tahun
Penghasil utama bahan bakar, bahan-bahan petrokimia
II. KOMPOSISI MINYAK BUMI
Fase : cair, gas, padat
Komposisi utama :
a. Hidrokarbon (83 – 87 % C,11 – 14 % H)
b. Senyawa Nitrogen (0 – 0,5 %)
c. Senyawa Sulfur (0 – 6 %)
d. Oksigen (0 – 3,5 %)
Kualitas minyak bumi diukur dengan bilangan oktan
Bilangan Oktan
Pengukuran terhadap kemampuan bahan bakar untuk menghindari atau mengatasi “knocking” (berisik pada mesin) disebabkan oleh compression ratio pada motor relatif tinggi
Ditentukan dengan memasukkan bahan bakar yang akan diukur pada motor khusus yang mempunyai satu silinder, kemudian dibandingkan dengan motor tertentu, yang dijalankan dengan perbandingan bahan bakar :
Iso-oktana : n-heptana
(2.2.4 trimethyl pentane)
Bilangan oktan iso-oktana = 100
n-heptana = 0
Perbandingan persen volumetrik iso-oktana & n-heptana yang memberikan jumlah ketukan yang sama terhadap bahan bakar yang diuji, menyatakan bilangan oktan bahan bakar yang diuji
Contoh :
Campuran 90 % volume iso-oktana &
10 % volume n-heptana
memberikan ketukan yang sama dengan bahan bakar X pada motor uji berarti bilangan oktan bahan bakar X adalah 90

III. PENGGOLONGAN MINYAK BUMI (berdasarkan hidrokarbon yang dikandung)
Minyak mentah parafinik (parafin, isoparafin, olefin) rantai hidrokarbon terbuka
Minyak mentah naphtenik (naphtena) rantai hidrokarbon tertutup(cincin)
Campuran (mixed based)
JENIS-JENIS MINYAK MENTAH BERDASARKAN KOMPOSISI HIDROKARBON
Aliphatics/rantai hidrokarbon terbuka
n parafin (CnH2n+2)
fraksi utama
bilangan oktan rendah
Iso parafin (CnH2n+2)
Jumlah sedikit
Dapat dinaikkan melalui proses-proses lanjutan
Mempunyai rantai cabang
Baik untuk “internal combustion engine”
Olefin (CnH2n+2)
Tidak ada dalam minyak mentah
Hasil proses cracking katalitis
Baik untuk bahan baku zat petrokimia
B. Aromatic/senyawa cincin.
1. Naphtena (CnH2n) sikloheksana
Banyak dalam minyak mentah
Senyawa siklis jenuh & tidak reaktif
MR rendah dimanfaatkan sebagai bahan bakar
MR tinggi berada dalam fraksi gas
Aromatis (CnH2n-6)
Berjumlah sedikit dalam minyak mentah
Dibutuhkan dalam bensin (premium) karena mempunyai anti knocking
Sering dipisahkan dari minyak bumi sebagai bahan baku petrokimia

C. Pengotor
1. Senyawa Sulfur dan Nitrogen
Merupakan kotoran
Sulfur berbau dan dapat menimbulkan korosi
Pada bensin dan minyak tanah kedua senyawa ini dipisahkan dari produk
IV. PRODUK – PRODUK MINYAK BUMI
Dibedakan berdasarkan titik didih
Gas kilang
C1 & C2 : untuk bahan bakar di kilang
C3 : las propana, bahan bakar rambu laut
LPG : bahan bakar rumah tangga
Kerosin
Untuk bahan bakar keperluan rumah tangga
Aviation turbine fuel
Untuk bahan bakar pesawat jet (mesin turbin)
4. Aviation gasoline
Untuk bahan bakar pesawat terbang
5. Motor gasoline
Untuk bahan bakar kendaraan bermotor (super, premium, premix, TT, Super TT)
6. High speed diesel fuel (minyak solar)
Untuk mesin disel
7. Industrial diesel fuel (minyak disel)
untuk mesin disel berat
8. Residu
Untuk bahan bakar industri petrokimia, bahan bakar industri (umum), bahan baku perlumas dsb.
Produk-produk samping
Pelarut (benzena,toluena, xilena)
Lilin (membatik)
Aspal
Petroleum coke
V. PENGOLAHAN
PROSES UTAMA
Penyulingan
Untuk memisahkan jenis-jenis minyak berdasarkan titik didih dalam kolom destilasi
Perengkahan (cracking)
Untuk memecah hidrokarbon berat menjadi kecil
Hasil : gasoline dengan mutu baik
Hasil samping : butana, iso butana & olefin ringan
Reforming
Perubahan bentuk/struktur molekul
Memanaskan bensin, uap dilewatkan tumpukan katalisator sehingga terjadi perubahan bentuk
Alkilasi
Penggabungan molekul-molekul 2 jenis
Molekul-molekul gas :
butylene & isobutane menjadi akylate (bahan avtur)
Polimerisasi
Penggabungan molekul-molekul sejenis
molekul-molekul gas digabung menjadi polimer
Untuk pembuatan bensin mutu tinggi
Pemurnian
Pembuangan kotoran pada produk
Pemurnian berdasarkan sifat produk,
misal :
“copper sweetening” & “doctor treating” untuk menghilangkan kotoran penyebab karat dan bau
“acid treatment” untuk membuang lumpur sambil memperbaiki warna dan daya tahan
“desulfurizing” untuk menghilangkan Sulfur yang dapat menyebabkan karat
Blending (pencampuran)
Bensin untuk dijual harus diberi :
Additive : TEL (Tetra Ethyl Lead) untuk menambah tenaga dan mengurangi knocking
Inhibitor : agar tahan lama
PROSES - PROSES TAMBAHAN UNTUK MEMPERBAIKI KUALITAS
• Proses dewaxing
Untuk menghilangkan “wax” ( n parafin MR tinggi)
Untuk menghasilkan minyak pelumas dengan pour point rendah
• Proses deasphalting
• Proses penghilangan asphalt
Untuk menghasilkan minyak pelumas
• Proses penghilangan sulfur

---------------------------------------------------------------------
MUSTOFA ABI HAMID
Excel Group
BPH Masjid Al-Wasi’i Unila
Jl.Sumantri Brojonegoro no.13 Gedung Meneng PostCode:35145
Bandar Lampung - Indonesia
Phone: (0721) 783044.
HP. : 0857.6837.3366
e-mail: abi.sma4@gmail.com
abi.unila@yahoo.co.id

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar