MINYAK BUMI

MINYAK BUMI

LATAR BELAKANG

          Minyak bumi memiliki pean penting dalam kehidupan kita. Ia digunakan untuk bahan baka dan bahan baku industri kimia. Kendaraan bermotor yang lalu lalang di jalan menggunakan bahan bakara hasil olahan minyak bumi. Minyak bumi dan turunannya digunakan untuk membuat obay-obatna, pupuk, pelengkapan makan, plastik, bahan bangunan, cat, pakaian, dan untuk pembangkit listrik.

Oleh karena itu, dalam laporan ini akan dibahas lengkap segala sesuatu yang bekaitan denagn minyak bumi.

Pengertian Minyak Bumi

         Minyak bumi (bahasa Inggris: petroleum, dari bahasa Latin petrus – karang dan oleum – minyak), dijuluki juga sebagai emas hitam, adalah cairan kental, coklat gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar, yang berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak Bumi. Minyak bumi terdiri dari campuran kompleks dari berbagaihidrokarbon, sebagian besar seri alkana, tetapi bervariasi dalam penampilan, komposisi, dan kemurniannya.

Teori Pembentukan Minyak Bumi

        Membahas identifikasi minyak bumi tidak dapat lepas dari bahasan teori pembentukan minyak bumi dan kondisi pembentukannya yang membuat suatu minyak bumi menjadi spesifik dan tidak sama antara suatu minyak bumi dengan minyak bumi lainnya. Berikut ini akan dibahas 2 teori pembentukan minyak bumi.

Teori Biogenesis (Organik)

Macquir (Prancis, 1758) merupakan orang pertama yang pertama kali mengemukakan pendapat bahwa minyak bumi berasal darri umbuh-tumbuhan. Kemudian M.W Lamanosow (Rusia, 1763) juga mengemukakan hal yang sama. Pendapat di atas juga didukun oleh sarjana lain seperti, Nem Beery, Engler, Bruk, bearl, Hofer. Meeka mengatakan bahwa ”minyak dan gas bumi berasal dari organisme laut yan telah mati berjuta-juta tahun yang lalu dan membentuk sebuah lapisan dalam perut bumi.”

Teori Abiogenesis (Anorganik)

Barthelot (1866) mengemukakan di dalam minyak bumi terdapat logam alkali, yang dalam keadaan bebas dengan temperatur tingi akan bersentuhan denagn C02 membentuk asitilena. Kemudian Mendeleyev (1877) mengemukakan bahwa minyak bumi tebentuk akibat adanya pengauh kerja uap pada kabida-karbida logam di dalm bumi. Yang lebih ekstrim lagi adalah pernyataan beberapa ahli yang mengemukakan bahwa minyak bumi mulai terbentuk sejak zamn prasejarah, jauh sebelum bumi terbentuk dan besamaan dengan proses terbentuknya bumi.pernyataan itu berdasar fakta ditemukannya material hidrokarbon dalam beberapa batuan meteor dan di atmosfir bebeapa planet lain.

Komponen Minyak Bumi

       Minyak bumi hasil ekplorasi (pengeboran) masih berupa minyak mentah atau crude oil. Minyak mentah ini mengandung berbagai zat kimia berwujud gas, cair, dan padat. Komponen utama minyak bumi adalah senyawa hidrokarbon, baik alifatik, alisiklik, maupun aromatik. Kadar unsur karbon dalam minyak bumi dapat mencapai 50%-85%, sedangkan sisanya merupakan campuran unsur hydrogen dan unsur-unsur lain. Misalnya, nitrogen (0-0,5%), belerang (0-6%), dan oksigen (0-3,5%).

1. Senyawa hidokarbon alifatik rantai lurus

Senyawa hidokabon alifatik rantai luus biasa disebut alkana atau normal parafin. Senyawa ini banyak terdapat dalam gas alam dan minyak bumi yang memiliki antai karbon pendek. Contoh: Etana Propana

Senyawa hidrokarbon bentuk siklik

Senyawa hidrokarbon siklik merupakan snyawa hidrokarbon golongan sikloalkana atau sikloparafin. Senyawa hidrokarbon ini memiliki rumus molekul sama dengan alkena., tetapi tidak memiliki ikatan rangkap dua dan membentuk dtruktur cinicin. Dalam minyak bumi, antarmolekul siklik tersebut kadag-kadanag bergabung membentuk suatu molekul yang terdii atas beberapa senyawa siklik.

Senyawa Hidrokarbon Alifatik Rantai Bercabang

Senyawa golongan isoalkana atau isoparafin. Jumlah senyawa hidrokarbon ini tidak sebanyak senyawa hidrokarbon alifatik rantai lurus dan senyawa hidrokarbon bentuk siklik.

Senyawa Hidrokarbon Aromatik

Senyawa hidrokarbon aromatik merupakan senyawa hidrokarbon yang berbentuk siklik segienam, berikatan rangkap dua selang-seling, dan merupakan senyawa hidrokarbon tak jenuh. Pada umumnya, senyawa hidrokarbon aromatik ini terdapat dalam minyak bumi yang memiliki jumlah atom C besar.

Minyak bumi ditemukan bersama-sama dengan gas alam. Minyak bumi yang telah dipisahkan dari gas alam disebut juga minyak mentah (crude oil). Minyak mentah dapat dibedakan menjadi:

1. Minyak mentah ringan (light crude oil) yang mengandung kadar logam dan belerang rendah, berwarna terang dan bersifat encer (viskositas rendah).
2. Minyak mentah berat (heavy crude oil) yang mengandung kadar logam dan belerang tinggi, memiliki viskositas tinggi sehingga harus dipanaskan agar meleleh.

PENGOLAHAN MINYAK BUMI

Minyak bumi biasanya berada 3-4 km di bawah permukaan. Minyak bumi diperoleh dengan membuat sumu bor. Minyak mentah yang diperoleh ditampunga dalam kapal tanker atau dialirkan melalui pipa ke stasiun tangki atau ke kilang minyak.

Minyak mentah (crude oil) bebentuk caian kental hitam dan berbau tidak sedap. Minyak mentah belum dapat digunakan sebagai bahan baka maupun keperluan lainnya, tetapi haus diolah terlebih dahulu. Minyak mentah mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon denagn jumlah atom C-1 hingga 50. Pengolahan minyak bumi dilakukan melalui distilasi bertingkat, dimanaminyak mentah dipisahkan ke dalam kelompok-kelompok dengan rentang titik didih tertentu.

Pengolahan minyak bumi dimulai dengan memanaskan minyak mentah pada suhu 400oC, kemudian dialirkan ke dalam menara fraksionasi dimana akan tejadi pemisahan berdasarkan perbedaan titik didih. 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 sungkup gelembung.

Sementara itu, semakin ke ats, suhu semakin rendah, sehinga setiap kali komponen dengan titik didih lebih tinggi naik, akan mengembun dan terpisah, sedangkan komponen yang itik didihnya lebih rendah akan terus naik ke bagian atas yang lebih tinggi. Sehingga komponen yang mencapai puncak menara adalah komponen yang pada suhu kamar beupa gas. Komponen berupa gas tadi disebut gas proteleum. Melalui kompresi dan pendinginan, ga sproteleum dicairkan sehingga diperoleh LPG (Liquid Proteleum Gas)

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. Meskipun komposisinya kompleks, terdapat cara mudah untuk memisahkan komponen-komponennya berdasarkan perbedaan nilai titik didihnya, yang disebut proses distilasi bertingkat. Destilasi merupakan pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi berdasarkan perbedaan titik didihnya. 

Minyak bumi atau minyak mentah sebelum masuk kedalam kolom fraksinasi (kolom pemisah) terlebih dahulu dipanaskan dalam aliran pipa dalam furnace (tanur) sampai dengan suhu ± 350°C. Minyak mentah yang sudah dipanaskan tersebut kemudian masuk kedalam kolom fraksinasi pada bagian flash chamber (biasanya berada pada sepertiga bagian bawah kolom fraksinasi). Untuk menjaga suhu dan tekanan dalam kolom maka dibantu pemanasan dengan steam (uap air panas dan bertekanan tinggi)
Karena perbedaan titik didih setiap komponen hidrokarbon maka komponen-komponen tersebut akan terpisah dengan sendirinya, dimana hidrokarbon ringan akan berada dibagian atas kolom diikuti dengan fraksi yang lebih berat dibawahnya. Pada tray (sekat dalam kolom) komponen itu akan terkumpul sesuai fraksinya masing-masing.
Pada setiap tingkatan atau fraksi yang terkumpul kemudian dipompakan keluar kolom, didinginkan dalam bak pendingin, lalu ditampung dalam tanki produknya masing-masing. Produk ini belum bisa langsung dipakai, karena masih harus ditambahkan aditif (zat penambah).

Cracking

Cracking adalah penguraian (pemecahan) molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang besar menjadi molekul-molekul senyawa yang lebih kecil. Terdapat dua cara proses cracking, yaitu :

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

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

Reforming

Reforming adalah pengubahan bentuk molekul bensin yang bermutu kurang baik (rantai karbon lurus) menjadi bensin yang bermutu lebih baik (rantai karbon bercabang).

4. Polimerisasi

Polimerisasi adalah proses penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar.

Treating

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

Copper sweetening dan doctor treating

Acid treatment

Desulfurizing (desulfurisasi)

Blending

Bensin merupakan contoh hasil minyak bumi yang banyak digunakan di dunia. Untuk memperoleh kualitas bensin yang baik dilakukan blending (pencampuran), terdapat sekitar 22 bahan pencampur (zat aditif) yang dapat ditambahkan ke dalam proses pengolahannya.

FRAKSI MINYAK BUMI

Senyawa hidrokarbon, terutama parafinik dan aromatik, mempunyai trayek didih masing-masing, dimana panjang rantai hidrokarbon berbanding lurus dengan titik didih dan densitasnya. Semakin panjang rantai hidrokarbon maka trayek didih dan densitasnya semakin besar. Jumlah atom karbon dalam rantai hidrokarbon bervariasi. Untuk dapat dipergunakan sebagai bahan bakar maka dikelompokkan menjadi beberapa fraksi atau tingkatan dengan urutan sederhana sebagai berikut:

Fraksi	Ukuran Molekul	Titik Didih (oC)	Kegunaan
Gas	C1 – C5	-160 – 30	Bahan bakar (LPG), sumber hidrogen
Petoleum eter	C5 – C7	30 – 90	Pelarut, binatu kimia (dry cleaning)
Bensin (gasoline)	C5 – C12	30 - 200	Bahan baka motor
Kerosin, minyak diesel/solar	C12 - C18	180 – 400	Baha bakar mesin diesel, bahan bakar industi, untuk cracking
Minyak pelumas	C16 ke atas	350 ke atas	Pelumas
Parafin	C20 ke atas	Za padat dengan titik cai rendah	Lilin dan lain-lain
aspal	C25 ke atas	residu	Baha bakar dan untuk pelapis jalan raya

BENSIN (PETROL atau GASOLINE)

Bensin adalah salah satu jenis bahan bakar minyak yang dimaksudkan untuk kendaraan bermoto roda dua, tiga, atau empat. Dewasa ini, tersedia 3 jenis bensin, yaitu premium, petamax, dan peamax plus. Ketiganya mempunyai mutu atau peformance yang berbeda. Adapun mutu bahan bakar bensin dikaitkan dengan jumlah ketukan (knocking) yang ditimbulkannya dan dinyatakn dengan nilai oktan. Semakin sedikit ketukannya, semakin baik mutunya, dan semakin tinggi nilai oktannya.

Ketukan adalah suatu perilaku yang kurang baik dari bahan baka, yaiu pembakaran menjadi terlalu dini sebelum piston berada pada posisi yang tepat. Ketukan menyebabkan mesin menggelitik, mengurangi efisiensi bahan bakar dan dapat merusak mesin.

Untuk menentukan nilai oktan, dietapkan dua jenis senyawa sebagai pembanding yaitu ”isooktana” dan n-hepatana. Kedua senyawa ini adalah dua diantara banyak macam senyawa yang tedapat dalam bensin. Isooktana menghasilkan ketukan palin sedikit dan dibei nilai oktan 100. sedangkan n-heptana menyebabkan keukan paling banyak.

Pertamax mempunyai nilai oktan 92, bearti mutu bahan bakar itu setara denagn campuran 92% isooktana dan 8% n-heptana. Premium mempunyai nilai oktan 88. sedangakan pertamax plus mempunyai nilai 94.

Bilangan oktan bensin dapat juga ditingkatkan dengan cara menambah zat aditif antiketukan, seperti TEL, MTBE, dan etanol.

1. Tetraethyl lead (TEL)

Salah satu anti ketukan yang hingga kini masih digunakan di negara kita adalah Tetraethyl lead (TEL, lead = timbel atau timah hitam) yang rurmus kimianya Pb(C2H5)4. Untuk mengubah Pb dari bentuk padat menjadi gas, pada bensin yang mengandung TEL ditambahkan zat aditif lain, yaitu etilen bromide (C2H2Br). Penambahan 2 – 3 mL zat ini ke dalam 1 galon bensin dapat menaikkan nilai oktan sebesar 15 poin.

2. Methyl Tertier Butyl Ether (MTBE)

Methyl Tertier Butyl Ether (MTBE) Senyawa MTBE memiliki bilangan oktan 118. Senyawa MTBE ini lebih aman dibandingkan TEL karena tidak mengandung logam timbel.
3. Etanol

Etanol dengan bilangan oktan 123 merupakan zat aditif yang dapat meningkatkan efisiensi pembakaran bensin. Etanol lebih unggul dibandingkan TEL dan MTBE karena tidak mencemari udara dengan logam timbel dan lebih mudah diuraikan oleh mikroorganisme.

KILANG MINYAK DI INDONESIA

Kilang minyak (oil refinery) adalah pabrik/fasilitas industri yang mengolah minyak mentah menjadi produk petroleum yang bisa langsung digunakan maupun produk-produk lain yang menjadi bahan baku bagi industri petrokimia.

Pertamina Unit Pengolahan I Pangkalan Brandan, Sumatera Utara (Kapasitas 5 ribu barel/hari). Kilang minyak pangkalan brandan sudah ditutup sejak awal tahun 2007

Pertamina Unit Pengolahan II Dumai/Sei Pakning, Riau (Kapasitas Kilang Dumai 127 ribu barel/hari, Kilang Sungai Pakning 50 ribu barel/hari)

Pertamina Unit Pengolahan III Plaju, Sumatera Selatan (Kapasitas 145 ribu barel/hari)

Pertamina Unit Pengolahan IV Cilacap (Kapasitas 348 ribu barel/hari)

Pertamina Unit Pengolahan V Balikpapan, Kalimantan Timur (Kapasitas 266 ribu barel/hari)

Pertamina Unit Pengolahan VI Balongan, Jawa Barat (Kapasitas 125 ribu barel/hari)

Pertamina Unit Pengolahan VII Sorong, Irian Jaya Barat (Kapasitas 10 ribu barel/hari)

Pusdiklat Migas Cepu, Jawa Tengah (Kapasitas 5 ribu barel/hari)

Semua kilang minyak di atas dioperasikan oleh Pertamina.

OPEC

OPEC (singkatan dari Organization of the Petroleum Exporting Countries; bahasa Indonesia: Organisasi Negara-negara Pengekspor Minyak Bumi) adalah organisasi yang bertujuan menegosiasikan masalah-masalah mengenai produksi, harga dan hak konsesi minyak bumi dengan perusahaan-perusahaan minyak. OPEC didirikan pada 14 September 1960 di Bagdad, Irak. Saat itu anggotanya hanya lima negara. Sejak tahun1965 markasnya bertempat di Wina, Austria.

Aljazair (1969)

Angola (1 Januari 2007)

Libya (Desember 1962)

Nigeria (Juli 1971)

Arab Saudi (negara pendiri, September 1960)

Iran (negara pendiri, September 1960)

Irak (negara pendiri, September 1960)

Kuwait (negara pendiri, September 1960)

Qatar (Desember 1961)

Uni Emirat Arab (November 1967)

Ekuador (1973–1993, kembali menjadi anggota sejak tahun 2007)

Venezuela (negara pendiri, September 1960)

Anggota yang keluar

Gabon (keanggotaan penuh dari 1975–1995)

Indonesia (anggota dari Desember 1962–Mei 2008)

Pada Mei 2008, Indonesia mengumumkan bahwa mereka telah mengajukan surat untuk keluar dari OPEC pada akhir 2008 mengingat Indonesia kini telah menjadi importir minyak (sejak 2003) atau net importer dan tidak mampu memenuhi kuota produksi yang telah ditetapkan.

Kemungkinan jadi anggota

Suriah, Sudan, dan Bolivia (ketiga negara ini sudah diundang oleh OPEC untuk bergabung) Brasil (ingin bergabung setelah ditemukan cadangan minyak yang besar di Atlantik)

I. PENCEMARAN AKIBAT PENGGUNAAN MINYAK BUMI

1. Pencemaran udara

Pencemaran udara berhubungan dengan pencemaran atmosfer bumi. Atmosfer merupakan lapisan udara yang menyelubungi bumi sampai ketinggian 300 km. Sumber pencemaran udara berasal dari kegiatan alami dan aktivitas manusia.

Pencemaran udara berhubungan dengan pencemaran atmosfer bumi. Atmosfer merupakan lapisan udara yang menyelubungi bumi sampai ketinggian 300 km. Sumber pencemaran udara berasal dari kegiatan alami dan aktivitas manusia.

Sumber pencemaran udara di setiap wilayah atau daerah berbeda-beda. Sumber pencemaran udara berasal dari kendaraan bermotor, kegiatan rumah tangga, dan industri.

No	Polutan	Dihasilkan dari
1	Karbon dioksida (CO2)	Pemakaian bahan bakar fosil (minyak bumi atau batubara), pembakaran gas alam dan hutan, respirasi, serta pembusukan.
2	Sulfur dioksida (SO2) nitrogen monoksida (NO)	Pemakaian bahan bakar fosil (minyak bumi atau batubara), misalnya gas buangan kendaraan.
3	Karbonmonoksida (CO)	Pemakaian bahan bakar fosil (minyak bumi atau batubara) dan gas buangan kendaraan bermotor yang pembakarannya tidak sempurna.
4	Kloro Fluoro Carbon (CFC)	Pendingin ruangan, lemari es, dan perlengkapan yang menggunakan penyemprot aerosol.

Dampak pencemaran udara dapat berskala mikro dan makro.

Pada skala mikro atau lokal, pencemaran udara berdampak pada kesehatan manusia. Misalnya, udara yang tercemar gas karbon monoksida (CO) jika dihirup seseorang akan menimbulkan keracunan, jika orang tersebut terlambat ditolong dapat mengakibatkan kematian. Dampak pencemaran udara berskala makro, misalnya fenomena hujan asam dalam skala regional, sedangkan dalam skala global adalah efek rumah kaca dan penipisan lapisan ozon.

Karbon dioksida (CO2)

Pembakaran bahan bakar fosil seperti batubara, minyak, dan gas alam telah lama dilakukan untuk pemenuhan kebutuhan manusia terhadap energi. Misalnya untuk berbagai keperluan rumah tangga, industri, dan pertanian. Ketika bahan bakar minyak tersebut dibakar, karbon dioksida dilepaskan ke udara. Data yang diperoleh menunjukkan bahwa jumlah karbon dioksida yang dilepaskan ke udara terus mengalami peningkatan. Apakah dampak peningkatan CO2 terhadap lingkungan?

Karbon monoksida (CO)

Gas karbon monoksida (CO) merupakan gas yang tidak berbau, tidak berasa, dan tidak stabil. Karbon monoksida yang berada di kota besar sebagian besar berasal dari pembuangan gas kendaraan bermotor yang gas-gas pembakarannya tidak sempurna. Selain itu, karbon monoksida dapat berasal dari pembakaran bahan bakar fosil serta proses industri.

Karbon monoksida dalam tubuh manusia lebih cepat berikatan dengan hemoglobin daripada oksigen. Jika di udara terdapat karbon monoksida, oksigen akan kalah cepat berikatan dengan hemoglobin.

Beberapa orang akan menderita defisiensi oksigen dalam jaringan tubuhnya ketika haemoglobin darahnya berikatan dengan karbon monoksida sebesar 5%. Seorang perokok haemoglobin darahnya sering ditemukan mengandung karbon monoksida lebih dari 10%.

Defisiensi oksigen dalam tubuh dapat menyebabkan seseorang menderita sakit kepala dan pusing. Kandungan karbon monoksida yang mencapai 0.1.% di udara dapat mengganggu metabolisme tubuh organisme. Oleh karena itu, ketika memanaskan mesin kendaraan di dalam garasi sebaiknya pintu garasi dibuka agar gas CO yang terbentuk tidak terakumulasi di dalam ruangan dan terhirup.

Sulfur dioksida

Sulfur dioksida dilepaskan ke udara ketika terjadi pembakaran bahan bakar fosil dan pelelehan biji logam. Konsentrasi SO2 yang masih diijinkan ialah antara 0.3 sampai 1.0 mg m-3. Akan tetapi, di daerah yang dekat dengan industri berat, konsentrasi senyawa tersebut menjadi lebih tinggi, yaitu 3.000 mg m-3 .

Peningkatan konsentrasi sulfur di atmosfer dapat menyebabkan gangguan kesehatan pada manusia, terutama menyebabkan penyakit bronkitis, radang paru-paru (pneumonia), dan gagal jantung. Partikel-partikel ini biasanya sulit dibersihkan bila sudah mencapai alveoli sehingga menyebabkan iritasi dan mengganggu pertukaran gas.

Pencemaran sulfur (sulfur oksida) di sekitar daerah pencairan tembaga dapat menyebabkan kerusakan pada vegetasi hingga mencapai jarak beberapa kilometer jauhnya. Tumbuhan mengabsorbsi sulfur dioksida dari udara melalui stomata. Tingginya konsentrasi sulfur dioksida di udara seringkali menimbulkan kerusakan pada tanaman pertanian dan perkebunan.

Nitrogen oksida

Nitrogen oksida memainkan peranan penting di dalam penyusunan jelaga fotokimia. Nitrogen dioksida dihasilkan oleh gas buangan kendaraan bermotor. Peroksiasil nitrat yang dibentuk di dalam jelaga sering menyebabkan iritasi pada mata dan paru-paru. Selain itu, bahan polutan tersebut dapat merusak tumbuhan.

Hujan asam

Dua gas yang dihasilkan dari pembakaran mesin kendaraan serta pembangkit listrik tenaga disel dan batubara yang utama adalah sulfur dioksida (SO2) dan nitrogen dioksida (NO2). Gas yang dihasilkan tersebut bereaksi di udara membentuk asam yang jatuh ke bumi bersama dengan hujan dan salju. Misalnya, sulfur dioksida berreaksi dengan oksigen membentuk sulfur trioksida.

2 SO2 + O2 2 SO3

Sulfur trioksida kemudian bereaksi dengan uap air membentuk asam sulfat.

SO3 + H2O H2SO4

Uap air yang telah mengandung asam ini menjadi bagian dari awan yang akhirnya turun ke bumi sebagai hujan asam atau salju asam. Hujan asam dapat mengakibatkan kerusakan hutan, tanaman pertanian, dan perkebunan. Hujan asam juga akan mengakibatkan berkaratnya benda-benda yang terbuat dari logam, misalnya jembatan dan rel kereta api, serta rusaknya berbagai bangunan. Selain itu, hujan asam akan menyebabkan penurunan pH tanah, sungai, dan danau, sehingga mempengaruhi kehidupan organisme tanah, air, serta kesehatan manusia.

Efek rumah kaca (green house effect)

Efek rumah kaca merupakan gejala peningkatan suhu dipemukaan bumi yang terjadi karena meningkatnya kadar CO2 (karbon dioksida) di atmosfer. Gejala ini disebut efek rumah kaca karena diumpamakan dengan fenomena yang terjadi di dalam rumah kaca.

Pada rumah kaca, sinar matahari dapat dengan mudah masuk ke dalamnya. Sebagian sinar matahari tersebut digunakan oleh tumbuhan dan sebagian lagi dipantulkan kembali ke arah kaca.

Sinar yang dipantulkan ini tidak dapat keluar dari rumah kaca dan mengalami pemantulan berulang-ulang. Energi yang dihasilkan meningkatkan suhu rumah kaca sehingga rumah kaca menjadi panas.

Di bumi, radiasi panas yang berasal dari matahari ke bumi diumpamakan seperti menembus dinding kaca rumah kaca. Radiasi panas tersebut tidak diserap seluruhnya oleh bumi. Sebagian radiasi dipantulkan oleh benda-benda yang berada di permukaan bumi ke ruang angkasa. Radiasi panas yang dipantulkan kembali ke ruang angkasa merupakan radiasi infra merah. Sebagian radiasi infra merah tersebut dapat diserap oleh gas penyerap panas (disebut: gas rumah kaca). Gas penyerap panas yang paling penting di atmosfer adalah H2O dan CO2. Seperti kaca dalam rumah kaca, H2O dan CO2 tidak dapat menyerap seluruh radiasi infra merah sehingga sebagian radiasi tersebut dipantulkan kembali ke bumi. Keadaan inilah yang menyebabkan suhu di permukaan bumi meningkat atau yang disebut dengan pemanasan global (global warning).

Kenaikan suhu menyebabkan mencairnya gunung es di kutub utara dan selatan. Kondisi ini mengakibatkan naiknya permukaan air laut, sehingga menyebabkan berbagai kota dan wilayah pinggir laut akan tenggelam, sedangkan daerah yang kering menjadi semakin kering. Efek rumah kaca menimbulkan perubahan iklim, misalnya suhu bumi meningkat rata-rata 3°C sampai 4°C pada abad ke-21, kekeringan atau curah hujan yang tinggi di berbagai tempat dapat mempengaruhi produktivitas budidaya pertanian, peternakan, perikanan, dan kehidupan manusia.

Penipisan lapisan ozon

Lapisan ozon (O3) adalah lapisan gas yang menyelimuti bumi pada ketinggian ± 30 km diatas bumi. Lapisan ozon terdapat pada lapisan atmosfer yang disebut stratosfer. Lapisan ozon ini berfungsi menahan 99% radiasi sinar Ultra violet (UV) yang dipancarkan ke matahari.

Gas CFC (Chloro Fluoro Carbon) yang berasal dari produk aerosol (gas penyemprot), mesin pendingin dan proses pembuatan plastik atau karet busa, jika sampai ke lapisan stratosfer akan berikatan dengan ozon. CFC yang berikatan dengan ozon menyebabkan terurainya molekul ozon sehingga terjadi kerusakan lapisan ozon, berupa penipisan lapisan ozon.

Penipisan lapisan ozon di beberapa tempat telah membentuk lubang seperti di atas Antartika dan kutub Utara. Lubang ini akan mengurangi fungsi lapisan ozon sebagai penahan sinar UV. Sinar UV yang sampai ke bumi akan menyebakan kerusakan pada kehidupan di bumi. Kerusakan tersebut antara lain gangguan pada rantai makanan di laut, serta kerusakan tanaman budidaya pertanian, perkebunan, serta mempengaruhi kesehatan manusia.

Radiasi

Makhluk hidup sudah lama menjadi objek dari bermacammacam bentuk radiasi. Misalnya, radiasi matahari yang mengandung sinar ultraviolet dan gelombang infra merah. Selain berasal dari matahari, radiasi dapat juga berasal dari luar angkasa, berupa sinar kosmis dan mineral-mineral radioaktif dalam batubatuan. Akan tetapi bentuk radiasi akibat aktivitas manusia akan menimbulkan polusi.

Bentuk-bentuk radiasi berupa kegiatan uji coba bom nuklir dan penggunaan bom nuklir oleh manusia dapat berupa gelombang elektromagnetik dan partikel subatomik. Kedua macam bentuk radiasi tersebut dapat mengancam kehidupan makhluk hidup.

Dampak radiasi dapat dilihat pada tingkat genetik dan sel tubuh. Dampak genetik pada interfase menyebabkan terjadinya perubahan gen pada AND atau dikenal sebagai mutasi gen. Dampak somatik (sel tubuh) adalah seseorang memiliki otak yang lebih kecil daripada ukuran normal, cacat mental, dan gangguan fisik lainnya serta leukemia.

2. Pencemaran air

Pencemaran air meliputi pencemaran di perairan darat, seperti danau dan sungai, serta perairan laut. Sumber pencemaran air, misalnya pengerukan pasir, limbah rumah tangga, industri, pertanian, pelebaran sungai, pertambangan minyak lepas pantai, serta kebocoran kapal tanker pengangkut minyak.

Limbah rumah tangga

Limbah rumah tangga seperti deterjen, sampah organik, dan anorganik memberikan andil cukup besar dalam pencemaran air sungai, terutama di daerah perkotaan. Sungai yang tercemar deterjen, sampah organik dan anorganik yang mengandung miikroorganisme dapat menimbulkan penyakit, terutama bagi masyarakat yang mengunakan sungai sebagai sumber kehidupan sehari-hari. Proses penguraian sampah dan deterjen memerlukan oksigen sehingga kadar oksigen dalam air dapat berkurang. Jika kadar oskigen suatu perairaan turun sampai kurang dari 5 mg per liter, maka kehidupan biota air seperti ikan terancam.

Limbah pertanian

Kegiatan pertanian dapat menyebabkan pencemaran air terutama karena penggunaan pupuk buatan, pestisida, dan herbisida. Pencemaran air oleh pupuk, pestisida, dan herbisida dapat meracuni organisme air, seperti plankton, ikan, hewan yang meminum air tersebut dan juga manusia yang menggunakan air tersebut untuk kebutuhan sehari-hari. Residu pestisida seperti DDT yang terakumulasi dalam tubuh ikan dan biota lainnya dapat terbawa dalam rantai makanan ke tingkat trofil yang lebih tinggi, yaitu manusia.

Selain itu, masuknya pupuk pertanian, sampah, dan kotoran ke bendungan, danau, serta laut dapat menyebabkan meningkatnya zat-zat hara di perairan. Peningkatan tersebut mengakibatkan pertumbuhan ganggang atau enceng gondok menjadi pesat (blooming).

Pertumbuhan ganggang atau enceng gondok yang cepat dan kemudian mati membutuhkan banyak oksigen untuk menguraikannya. Kondisi ini mengakibatkan kurangnya oksigen dan mendorong terjadinya kehidupan organisme anaerob. Fenomena ini disebut sebagai eutrofikasi.

Limbah pertambangan

Pencemaran minyak di laut terutama disebabkan oleh limbah pertambangan minyak lepas pantai dan kebocoran kapal tanker yang mengangkut minyak. Setiap tahun diperkirakan jumlah kebocoran dan tumpahan minyak dari kapal tanker ke laut mencapai 3.9 juta ton sampai 6.6 juta ton. Tumpahan minyak merusak kehidupan di laut, diantaranya burung dan ikan. Minyak yang menempel pada bulu burung dan insang ikan mengakibatkan kematian hewan tersebut.

J. ENERGI ALTERNATIF

1. Biodiesel dari minyak kelapa

Bahan bakar minyak bumi (fosil) diperkirakan sekitar 60 tahun lagi akan habis. apabila dieksploitasi secara besar-besaran. Untuk memperlambat dan mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar minyak bumi tersebut salah satunya adalah dengan bahan bakar biodiesel yang bahan bakunya sangat besar untuk dikembangkan. Salah satu bahan baku yang bisa dijadikan biodiesel adalah minyak kelapa. dalam satu molekul minyak kelapa terdiri dari 1 unit gliserine dan sejumlah asam lemak.

Dan 3 (tiga) unit asam lemak dari rantai karbon panjang adalah triglyseride (lemak dan minyak). Komponen glycerine memiliki titik didih tinggi yang dapat melindungi minyak dari penguapan (volatilizing). Pada biodiesel, komponen asam lemak dari minyak dikonversikan ke elemen lain yang disebut ester. Glycerine dan asam lemak dipisahkan dengan proses esterifikasi. Minyak tumbuhan bereaksi dengan alkohal dan katalis, jika minyak tumbuhan adalah metanol dan kelapa, dan komponen reaktannya adalah alcohol maka akan dihasilkancoco metil ester. Coco metil ester adalah nama kimia dari coco biodiesel. . Tingkat keberhasilan dalam proses pembutan biodiesel dipengaruhi oleh putaran pengadukan, temperatur pemanasan dan kadar katalis serta kandungan air ketika pembuatan sodium metoksid.

Setelah diadakan pengujian mesin diesel dengan bahan bakar minyak vegetatif dan minyak diesel didapatkan bahwa dengan minyak vegetatif mempunyai efisiensi dan daya mesin yang lebih besar dibanding dengan minyak diesel, karena suhu gas buang yang dihasilkan lebih rendah namun terjadi penurunan kualitas nilai kalor rata-rata 2%. Dengan nilai kalor yang rata-rata lebih rendah 2%, tetapi minyak vegetatif mempunyai angka cetana yang jauh lebih tinggi (Angka cetana rata-rata minyak diesel 45, biodiesel 62 untuk yang berbasis kelapa sawit, 51 untuk jarak pagar dan 62,7 untuk yang berbasis kelapa sayur) akan didapat keterlambatan penyalaan yang lebih pendek bila dibandingkan dengan minyak diesel. Adanya keterlambatan penyalaan yang lebih pendek (ignition delay) daya yang dihasilkan besar dan efektif, maka akan dihasilkan unjuk kerja yang optimum. Pengujian viscositas minyak vegetatif yang telah dilakukan oleh beberapa peneliti
menunjukkan bahwa viskositas minyak vegetatif lebih besar bila dibandingkan dengan
minyak diesel. Viskositas minyak vegetatif berkisar antara (2.3 – 6) cst dan (2.6 – 4.8).

Keuntungan dari biodiesel dari minyak kelapa.

1. Minyak biodiesel yang bersumber dari minyak kelapa dapat dibuat secara mudah dengan cara mereaksikan (mencampurkan) minyak kelapa dengan methanol dan katalis NaOH yang akan menghasilkan biodiesel dan gliserin.

2. Bahan bakar biodiesel minyak kelapa mempunyai potensi besar untuk diaplikasikan sebagai bahan bakar pengganti minyak diesel/solar. Flash point dari biodiesel kelapa lebih rendah dari pada solar. Nilai kalor bahan bakar biodiesel minyak kelapa setara dengan solar.

2. Gas alam

Gas alam seperti juga minyak bumi merupakan senyawa hidrokarbon (CnH2n+2) yang terdiri dari campuran beberapa macam gas hidrokarbon yang mudah terbakar dan non-hidrokarbon seperti N2, CO2, H2S dan gas mulia seperti He dan Ar, terdapat pula uap air dan pasir. Umumnya gas yang terbentuk sebagian besar dari metan CH4, dan dapat juga termasuk etan C2H6 dan propan C3H8. Gas alam yang didapat dari dalam sumur di bawah bumi, biasanya bergabung dengan minyak bumi. Gas ini disebut sebagai gas associated. Ada juga sumur yang khusus menghasilkan gas, sehingga gas yang dihasilkan disebut gas non-associated.

Meski secara jangka pendek, gas alam memang bisa menyelesaikan permasalahan tersebut, tetapi dalam jangka panjang, apa yang dialami oleh minyak bumi akan terjadi pada gas alam juga. Berdasarkan data dari Natural Gas Fundamentals, Institut Francais Du Petrole pada tahun 2002, cadangan terbukti (proved reserves) gas alam dunia ada sekitar 157703,109 m3. Jumlah cadangan ini, dengan tingkat konsumsi gas alam sekarang ini, hanya akan dapat bertahan selama beberapa puluh tahun saja.

Biogas

Biogas merupakan sebuah proses produksi gas bio dari material organik dengan bantuan bakteri. Proses degradasi material organik ini tanpa melibatkan oksigen disebut anaerobik digestion Gas yang dihasilkan sebagian besar (lebih 50 % ) berupa metana. material organik yang terkumpul pada digester (reaktor) akan diuraiakan menjadi dua tahap dengan bantuan dua jenis bakteri. Tahap pertama material orgranik akan didegradasi menjadi asam asam lemah dengan bantuan bakteri pembentuk asam. Bakteri ini akan menguraikan sampah pada tingkat hidrolisis dan asidifikasi. Hidrolisis yaitu penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang seperti lemak, protein, karbohidrat menjadi senyawa yang sederhana. Sedangkan asifdifikasi yaitu pembentukan asam dari senyawa sederhana.

Setelah material organik berubah menjadi asam asam, maka tahap kedua dari proses anaerobik digestion adalah pembentukan gas metana dengan bantuan bakteri pembentuk metana seperti methanococus, methanosarcina, methano bacterium.

Perkembangan proses Anaerobik digestion telah berhasil pada banyak aplikasi. Proses ini memiliki kemampuan untuk mengolah sampah / limbah yang keberadaanya melimpah dan tidak bermanfaat menjadi produk yang lebih bernilai. Aplikasi anaerobik digestion telah berhasil pada pengolahan limbah industri, limbah pertanian limbah peternakan dan municipal solid waste (MSW).

Biogas sebagian besar mengandung gs metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2), dan beberapa kandungan yang jumlahnya kecil diantaranya hydrogen sulfida (H2S) dan ammonia (NH3) serta hydrogen dan (H2), nitrogen yang kandungannya sangat kecil.

Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi metana (CH4). Semakin tinggi kandungan metana maka semakin besar kandungan energi (nilai kalor) pada biogas, dan sebaliknya semakin kecil kandungan metana semakin kecil nilai kalor. Kualitas biogas dapat ditingkatkan dengan memperlakukan beberapa parameter yaitu : Menghilangkan hidrogen sulphur, kandungan air dan karbon dioksida (CO2). Hidrogen sulphur mengandung racun dan zat yang menyebabkan korosi, bila biogas mengandung senyawa ini maka akan menyebabkan gas yang berbahaya sehingga konsentrasi yang di ijinkan maksimal 5 ppm. Bila gas dibakar maka hidrogen sulphur akan lebih berbahaya karena akan membentuk senyawa baru bersama-sama oksigen, yaitu sulphur dioksida /sulphur trioksida (SO2 / SO3). senyawa ini lebih beracun. Pada saat yang sama akan membentuk Sulphur acid (H2SO3) suatu senyawa yang lebih korosif. Parameter yang kedua adalah menghilangkan kandungan karbon dioksida yang memiliki tujuan untuk meningkatkan kualitas, sehingga gas dapat digunakan untuk bahan bakar kendaraan. Kandungan air dalam biogas akan menurunkan titik penyalaan biogas serta dapat menimbukan korosif.