Minyak bumi

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Artikel ini membutuhkan lebih banyak catatan kaki untuk pemastian. Bantulahmemperbaiki artikel ini dengan menambahkan catatan kaki dari sumber yang terpercaya. (Desember 2015)

Cadangan minyak pada tahun 2013

Pompa minyak di pengeboran minyak dekat Lubbock, Texas

Minyak bumi (bahasa Inggris: petroleum, dari bahasa Latin petrus – karang dan oleum – minyak), dijuluki juga sebagai emas hitam, adalah cairan kental, berwarna coklat gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar, yang berada di lapisan atas dari beberapa area dikerak bumi. Minyak bumi terdiri dari campuran kompleks dari berbagai hidrokarbon, sebagian besar seri alkana, tetapi bervariasi dalam penampilan, komposisi, dan kemurniannya. Minyak bumi diambil darisumur minyak di pertambangan-pertambangan minyak. Lokasi sumur-sumur minyak ini didapatkan setelah melalui proses studi geologi, analisis sedimen, karakter dan struktur sumber, dan berbagai macam studi lainnya.^[1][2] Setelah itu, minyak bumi akan diproses di tempat pengilangan minyak dan dipisah-pisahkan hasilnya berdasarkan titik didihnyasehingga menghasilkan berbagai macam bahan bakar, mulai dari bensin danminyak tanah sampai aspal dan berbagai reagen kimia yang dibutuhkan untuk membuat plastik dan obat-obatan.^[3] Minyak bumi digunakan untuk memproduksi berbagai macam barang dan material yang dibutuhkan manusia.^[4]

Daftar isi

  [sembunyikan] 

• 1Proses pembentukan
  • 1.1Jenis jebakan
• 2Komposisi
• 3Kimia
• 4Persamaan empiris untuk ciri-ciri termal pada produk hasil olahan minyak bumi
  • 4.1Panas pembakaran
  • 4.2Konduktivitas termal
• 5Klasifikasi
• 6Penggunaan
  • 6.1Bahan bakar
  • 6.2Produk turunan lainnya
  • 6.3Di Indonesia
• 7Sejarah
• 8Industri minyak mentah
• 9Minyak bumi berdasarkan negara
  • 9.1Statistik konsumsi
  • 9.2Produksi
  • 9.3Konsumsi
  • 9.4Ekspor
  • 9.5Impor
  • 9.6Konsumen minyak mentah tetapi tidak memproduksi
• 10Efek pada lingkungan
  • 10.1Pemanasan global
  • 10.2Ekstraksi
• 11Masa depan bagi produksi minyak bumi
• 12Buku tentang industri minyak bumi
• 13Penulis yang membahas industri minyak bumi
• 14Lihat pula
• 15Referensi
• 16Bacaan terkait
• 17Pranala luar

Proses pembentukan[sunting | sunting sumber]

Minyak bumi adalah hasil dari peruraian (dekomposisi) materi tumbuhan dan hewan di suatu daerah yang subsidence(turun) secara perlahan. Daerah tersebut biasanya berupa laut,batas lagoon (danau) sepanjang pantai ataupun danau dan rawa di daratan. Sedimen diendapkan bersama-sama dengan materi tersebut dan kecepatan pengendapan sedimen harus cukup cepat sehingga paling tidak bagian materi organik tersebut dapat tersimpan dan tertimbun dengan baik sebelum terjadi pembusukan. Pada kondisi sirkulasi dan reduksi tertentu akumulasi hidrokarbon banyak ditemukan pada bagian air laut dalam.

Waktu berjalan terus secara geologis dan daerah pengendapan semakin terbenam ke dalam permukaan bumi yang lebih dalam, karena bertambahnya berat oleh sedimen sedimen dan material yang menimbun di atasnya, atau karena gaya gaya tektonik yang menimbulkan efek subsidence. Material organik terbenam semakin dalam sehingga mengalami tekanan dan suhu yang semakin tinggi. Proses tersebut akan menimbulkan perubahan perubahan kimiawi dari material organik tersebut. Perubahan material ini merupakan cikal bakal terbentuknya campuran bahan hidrokarbon yang komposisinya sangat kompleks, baik hidrokarbon yang berupa cairan maupun yang berbentuk gas.

Kenaikan suhu terhadap kedalaman rata rata di dunia ini sekitar 20 - 55 derajat celsius per kilometer. Di Sumatera sendiri dapat mencapai kurang lebih sekitar 100 °C/km. Sedangkan habitat minyak baru akan terbentuk pada suhu sekitar 65 - 150 °C yang biasanya berada pada kedalaman 1.5 – 3 km. Pada kedalaman 3 – 6 km batuan reservoar akan lebih didominasi oleh gas daripada minyak. Untuk kedalaman yang lebih dalam lagi suhu akan menjadi lebih tinggi sehingga gas akan menjadi lebih tinggi sehingga gas akan mengalami dekomposisi lebih lanjut.

Pada umumnya, minyak bumi biasanya terendapkan dalam batuan sedimen berpori baik yang memiliki nilai porositas 45% (reservoar yang sangat baik). Karena semakin lama batuan tersebut terendapkan dan tertimbun material di atasnya, maka batuan tersebut akan terkompaksi dan hal ini mengakibatkan nilai porositasnya berkurang. Minyak, gas, dan air akan terkumpul atau tersimpan di ruang pori pori dari batuan berpori tersebut. Oleh karena tekanan gravitasi, maka fluida tersebut bergerak di dalam batuan perlahan-lahan. Batuan yang dapat meloloskan fluida disebut sebagai batuan yang permeabel. Permeabilitas batuan dapat memisahkan gas, minyak, dan air secara fisis, yaitu akibat perbedaan densitasnya. Minyak dan gas yang berdensitas lebih ringan daripada air akan bergerak naik sampai ke permukaan sebagai rembesan atau terperangkap di dalam jebakan lalu berhenti terakumulasi sampai perangkap itu penuh.

Jenis jebakan[sunting | sunting sumber]

Jebakan (trap) adalah adanya lapisan batuan permeabel dan berpori (reservoar rock) ditumpangi atau dihalangi oleh batuan yang impermeabel yang berfungsi sebagai pencegah larinya minyak ke tempat lain (caprock). Struktur-struktur geologi yang dapat menjebak minyak dan gas tersebut dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

1. Jebakan struktural, yaitu jebakan yang terbentuk akibat deformasi batuan batuan reservoar, seperti sesar, antiklin, dan lain lain.
2. Jebakan stratigrafis, yaitu jebakan yang terbentuk oleh pengendapan seperti reef, kanal, delta atau erosi batuan reservoar seperti ketidaklarasan sudut (angular unconformity).
3. Jebakan kombinasi, yaitu gabungan elemen elemen struktur dari kedua bentuk di atas.

Komposisi[sunting | sunting sumber]

Minyak bumi hanya berisi minyak mentah saja, tetapi dalam penggunaan sehari-hari ternyata juga digunakan dalam bentuk hidrokarbon padat, cair, dan gas lainnya. Pada kondisi temperatur dan tekanan standar, hidrokarbon yang ringan sepertimetana, etana, propana, dan butana berbentuk gas yang mendidih pada -161.6 °C, -88.6 °C, -42 °C, dan -0.5 °C, berturut-turut (-258.9°, -127.5°, -43.6°, dan +31.1 °F), sedangkan karbon yang lebih tinggi, mulai dari pentana ke atas berbentuk padatan atau cairan. Meskipun begitu, di sumber minyak di bawah tanah, proporsi gas, cairan, dan padatan tergantung dari kondisi permukaan dan diagram fase dari campuran minyak bumi tersebut.^[5]

Sumur minyak sebagian besar menghasilkan minyak mentah, dan terkadang ada juga kandungan gas alam di dalamnya. Karena tekanan di permukaan Bumi lebih rendah daripada di bawah tanah, beberapa gas akan keluar dalam bentuk campuran. Sumur gas sebagian besar menghasilkan gas. Tapi, karena suhu dan tekanan di bawah tanah lebih besar daripada suhu di permukaan, maka gas yang keluar kadang-kadang juga mengandung hidrokarbon yang lebih besar, seperti pentana, heksana, dan heptana dalam wujud gas. Di permukaan, maka gas ini akan mengkondensasi sehingga berbentuk kondensat gas alam. Bentuk fisik kondensat ini mirip dengan bensin.

Persentase hidrokarbon ringan di dalam minyak mentah sangat bervariasi tergantung dari ladang minyak, kandungan maksimalnya bisa sampai 97% dari berat kotor dan paling minimal adalah 50%.

Jenis hidrokarbon yang terdapat pada minyak bumi sebagian besar terdiri dari alkana, sikloalkana, dan berbagai macam jenis hidrokarbon aromatik, ditambah dengan sebagian kecil elemen-elemen lainnya seperti nitrogen, oksigen dan sulfur, ditambah beberapa jenis logam seperti besi, nikel, tembaga, dan vanadium. Jumlah komposisi molekul sangatlah beragam dari minyak yang satu ke minyak yang lain tetapi persentase proporsi dari elemen kimianya dapat dilihat di bawah ini:^[6]

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%

Ada 4 macam molekul hidrokarbon yang ada dalam minyak mentah. Persentase relatif setiap molekul berbeda-beda tiap lokasi minyaknya, sehingga menggambarkan ciri-ciri dari setiap minyak.^[5]

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

Kebanyakan minyak mentah di dunia merupakan non-konvensional.^[7]

Penampakan fisik dari minyak bumi sangatlah beragam tergantung dari komposisinya. Minyak bumi biasanya berwarna hitam atau coklat gelap (meskipun warnanya juga bisa kekuningan, kemerahan, atau bahkan kehijauan). Pada sumur minyak biasanya ditemukan juga gas alam yang mempunyai massa jenis lebih ringan daripada minyak bumi, sehingga biasanya keluar terlebih dahulu dibandingkan minyak. Dalam campuran itu, terdapat jugaair asin, yang massa jenisnya lebih rendah sehingga berada di lapisan di bawah minyak. Minyak mentah juga dapat ditemukan dengan campuran dengan pasir dan minyak, seperti pada pasir minyak Athabasca di Kanada, yang biasanya merujuk pada bitumen mentah. Bitumen yang terdapat di Kanada memiliki karakteristik lengket, berwarna hitam, bentuknya seperti minyak mentah dalam wujud tar, sehingga sangat lengket dan berat dan harus dipanaskan terlebih dahulu agar larut dan bisa dialirkan.^[8] Venezuela juga mempunyai cadangan minyak dalam jumlah besar di pasir minyak Orinoco, meskipun jumlah hidrokarbon yang terkandung lebih cair daripada di Kanada. Jenis minyak ini disebut dengan minyak ekstra berat. Minyak yang terdapat dalam pasir minyak ini disebut dengan minyak tak konvensional untuk membedakannya dari minyak yang dapat diekstrak dengan metode tradisional biasa. Kanada dan Venezuela diperkirakan mempunyai 3,6 triliun barel (570×10⁹ m³) bitumen dan minyak ekstra-berat ini, sekitar dua kali dari volume cadangan minyak konvensional dunia.^[9]

Minyak bumi sebagian besar digunakan untuk memproduksi bensin dan minyak bakar, keduanya merupakan sumber"energi primer" utama.^[10] 84% dari volume hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi diubah menjadi bahan bakar, yang di dalamnya termasuk dengan bensin, diesel, bahan bakar jet, dan elpiji.^[11] Minyak bumi yang tingkatannya lebih ringan akan menghasilkan minyak dengan kualitas terbaik, tetapi karena cadangan minyak ringan dan menengah semakin hari semakin sedikit, maka tempat-tempat pengolahan minyak sekarang ini semakin meningkatkan pemrosesan minyak berat dan bitumen, diikuti dengan metode yang makin kompleks dan mahal untuk memproduksi minyak. Karena minyak bumi tyang tingkatannya berat mengandung karbon terlalu banyak dan hidrogen terlalu sedikit, maka proses yang biasanya dipakai adalah mengurangi karbon atau menambahkan hidrogen ke dalam molekulnya. Untuk mengubah molekul yang panjang dan kompleks menjadi molekul yang lebih kecil dan sederhana, digunakan proses fluid catalytic cracking.

Karena mempunyai kepadatan energi yang tinggi, pengangkutan yang mudah, dan cadangan yang banyak, minyak bumi telah menjadi sumber energi paling utama di dunia sejak pertengahan tahun 1950-an. Minyak bumi juga digunakan sebagai bahan mentah dari banyak produk-produk kimia, farmasi, pelarut, pupuk, pestisida, dan plastik; dan sisa 16% lainnya yang tidak digunakan untuk produksi energi diubah menjadi material lainnya.

Cadangan minyak yang diketahui saat ini berkisar 190 km³ (1,2 triliun barrel) tanpa pasir minyak,^[12] atau 595 km³ (3,74 triliun barrel) jika pasir minyak ikut dihitung.^[13] Konsumsi minyak bumi saat ini berkisar 84 juta barrel (13,4×10⁶ m³) per harinya, atau 4.9 km³ per tahunnya. Dengan cadangan minyak yang ada sekarang, minyak bumi masih bisa dipakai sampai 120 tahun lagi, jika konsumsi dunia diasumsikan tidak bertambah.

Beberapa ilmuwan menyatakan bahwa minyak adalah zat abiotik, yang berarti zat ini tidak berasal dari fosil tetapi berasal dari zat anorganik yang dihasilkan secara alami dalam perut Bumi. Namun, pandangan ini diragukan dalam lingkungan ilmiah.

Kimia[sunting | sunting sumber]

Oktana, hidrokarbon yang ditemukan pada bensin. Garis-garis melambangkan ikatan tunggal, bola hitam melambangkan karbon, sedangkan bola putih melambangkanhidrogen.

Minyak bumi merupakan campuran dari berbagai macam hidrokarbon, jenis molekul yang paling sering ditemukan adalah alkana (baik yang rantai lurus maupun bercabang), sikloalkana, hidrokarbon aromatik, atau senyawa kompleks sepertiaspaltena. Setiap minyak bumi mempunyai keunikan molekulnya masing-masing, yang diketahui dari bentuk fisik dan ciri-ciri kimia, warna, dan viskositas.

Alkana, juga disebut dengan parafin, adalah hidrokarbon tersaturasi dengan rantai lurus atau bercabang yang molekulnya hanya mengandung unsur karbon danhidrogen dengan rumus umum C_nH_2n+2. Pada umumnya minyak bumi mengandung 5 sampai 40 atom karbon per molekulnya, meskipun molekul dengan jumlah karbon lebih sedikit/lebih banyak juga mungkin ada di dalam campuran tersebut.

Alkana dari pentana (C₅H₁₂) sampai oktana (C₈H₁₈) akan disuling menjadi bensin, sedangkan alkana jenis nonana (C₉H₂₀) sampai heksadekana (C₁₆H₃₄) akan disuling menjadi diesel, kerosene dan bahan bakar jet). Alkana dengan atom karbon 16 atau lebih akan disuling menjadi oli/pelumas. Alkana dengan jumlah atom karbon lebih besar lagi, misalnya parafin waxmempunyai 25 atom karbon, dan aspal mempunyai atom karbon lebih dari 35. Alkana dengan jumlah atom karbon 1 sampai 4 akan berbentuk gas dalam suhu ruangan, dan dijual sebagai elpiji (LPG). Di musim dingin, butana (C₄H₁₀), digunakan sebagai bahan campuran pada bensin, karena tekanan uap butana yang tinggi akan membantu mesin menyala pada musim dingin. Penggunaan alkana yang lain adalah sebagai pemantik rokok. Di beberapa negara, propana (C₃H₈) dapat dicairkan dibawah tekanan sedang, dan digunakan masyarakat sebagai bahan bakar transportasi maupun memasak.

Sikloalkana, juga dikenal dengan nama naptena, adalah hidrokarbon tersaturasi yang mempunyai satu atau lebih ikatan rangkap pada karbonnya, dengan rumus umum C_nH_2n. Sikloalkana memiliki ciri-ciri yang mirip dengan alkana tetapi memiliki titik didih yang lebih tinggi.

Hidrokarbon aromatik adalah hidrokarbon tidak tersaturasi yang memiliki satu atau lebih cincin planar karbon-6 yang disebut cincin benzena, dimana atom hidrogen akan berikatan dengan atom karbon dengan rumus umum C_nH_n. Hidrokarbon seperti ini jika dibakar maka akan menimbulkan asap hitam pekat. Beberapa bersifat karsinogenik.

Semua jenis molekul yang berbeda-beda di atas dipisahkan dengan distilasi fraksional di tempat pengilangan minyak untuk menghasilkan bensin, bahan bakar jet, kerosin, dan hidrokarbon lainnya. Contohnya adalah 2,2,4-Trimetilpentana(isooktana), dipakai sebagai campuran utama dalam bensin, mempunyai rumus kimia C₈H₁₈ dan bereaksi dengan oksigen secara eksotermik:^[14]

2 C₈H_18(l) + 25 O_2(g) → 16 CO_2(g) + 18 H₂O_(g) + 10.86 MJ/mol (oktana)

Jumlah dari masing-masing molekul pada minyak bumi dapat diteliti di laboratorium. Molekul-molekul ini biasanya akan diekstrak di sebuah pelarut, kemudian akan dipisahkan di kromatografi gas, dan kemudian bisa dideteksi dengan detektoryang cocok.^[15]

Pembakaran yang tidak sempurna dari minyak bumi atau produk hasil olahannya akan menyebabkan produk sampingan yang beracun. Misalnya, terlalu sedikit oksigen yang bercampur maka akan menghasilkan karbon monoksida. Karena suhu dan tekanan yang tinggi di dalam mesin kendaraan, maka gas buang yang dihasilkan oleh mesin biasanya juga mengandung molekul nitrogen oksida yang dapat menimbulkan asbut.

Persamaan empiris untuk ciri-ciri termal pada produk hasil olahan minyak bumi[sunting | sunting sumber]

Panas pembakaran[sunting | sunting sumber]

Pada volume yang konstan maka panas pembakaran dari produk minyak bumi dapat diperkirakan dengan rumus:

${\displaystyle Q_{v}=12,400-2,100d^{2}}$.

dengan ${\displaystyle Q_{v}}$ dalam kal/gram dan d adalah gravitasi khusus pada suhu 60 °F (16 °C).

Konduktivitas termal[sunting | sunting sumber]

Konduktivitas termal dari cairan-cairan yang berasal dari minyak bumi dapat dirumuskan sebagai berikut:

${\displaystyle K={\frac {0.813}{d}}[1-0.0203(t-32)]}$0.547

Satuan K adalah BTU hr⁻¹ft⁻² , t diukur dalam °F dan d adalah gravitasi khusus pada suhu 60 °F (16 °C).

Klasifikasi[sunting | sunting sumber]

Sebuah sampel minyak mentah dengan klasifikasi berat medium.

Industri minyak bumi pada umumnya mengklasifikasi minyak mentah berdasarkan lokasi geografis dimana minyak tersebut diproduksi (misalnya West Texas Intermediate, Brent Blend, atau Dubai crude), Gravitasi API (sebuah ukuran pada industri minyak mentah untuk mengklasifikasi minyak berdasarkan massa jenisnya, dan kandungan sulfurnya. Minyak bumi digolongkan ringan apabila massa jenisnya kecil dan berat apabila massa jenisnya besar. Minyak bumi juga digolongkan manisapabila kandungan sulfurnya sedikit dan digolongkan asam apabila kandunga sulfurnya tinggi.

Lokasi geografis merupakan seseatu hal yang penting karena akan mempengaruhi ongkos transportasi menuju tempat pengilangan. Minyak mentah ringan lebih disukai daripada yang berat karena menghasilkan bensin lebih banyak, sedangkan minyak mentah manis juga lebih disukai daripada yang asam karena ongkos pengilangan minyak asam lebih besar (karena kadar sulfur yang tinggi) dan minyakmanis lebih ramah lingkungan. Setiap minyak mentah mempunyai karakteristik molekulnya sendiri yang dapat dianalisis menggunakan analisis uji minyak mentah di laboratorium.

Penggunaan[sunting | sunting sumber]

 Informasi lebih lanjut: Produk minyak bumi

Struktur kimia dari minyak bumi sangat heterogen, terdiri dari banyak rantai hidrokarbon dengan panjang yang berbeda-beda. Maka dari itu, minyak bumi dibawa ke tem