Sebagian besar minyak bumi digunakan sebagai bahan bakar. Tidak heran jika dampak terbesar penggunaan minyak bumi juga berasal dari pembakaran bahan bakar minyak. Kendaraan bermotor menggunakan bahan bakar sebagai sumber energi agar dapat bergerak. Ada 2 jenis pembakaran bahan bakar, yaitu pembakaran sempurna dan pembakaran tidak sempurna.

Pada pembakaran sempurna, seluruh senyawa hidrokarbon habis bereaksi sehingga akan dihasilkan akan dihasilkan CO₂, H₂O, dan N₂. Secara umum, gas-gas tersebut tidak akan membahayakan kesehatan. Sementara itu, pembakaran tidak sempurna akan menghasilkan gas karbon monksida (CO), hidrokarbon atau volatile organic compounds (VOCs), dan oksida oksigen. Senyawa hidrokarbon atau volatile organic compounds (VOCs) dapat berekasi dengan oksida nitrogen dan lapisan ozon di udara. Gas-gas tersebut menimbulkan pencemaran udara.

PEMBAKARAN BAHAN BAKAR KENDARAAN BERMOTOR

Bensin merupakan salah satu hasil pengolahan minyak bumi yang kandungan utamanya adalah oktana (C₈H₁₈). Jika bensin dibakar sempurna, akan terjadi reaksi:

2 C₈H₁₈ (l) +  25 O₂(g)   →  16 CO₂(g)  +  18 H₂O (g) ………….. (1)

Pada pembakaran tidak sempurna dapat terjadi reaksi :

2 C₈H₁₈ (l) +  21 O₂(g)   →  8 CO(g)  +  8 CO₂  +  18 H₂O (g) ………….. (2)

Atau

2 C₈H₁₈ (l) +  15 O₂(g)   →  8 C(s)  +  4 CO + 4 CO₂(g) + 18 H₂O(g) ………….. (3)

(Sudarmo,U. 2016. Kimia Kelas XI Kurikulum 2013. Jakarta: Erlangga.)

Jika memperhatikan reaksi pembakaran sempurna (reaksi 1) dan tidak sempurna (reaksi 2,3) dapat disimpulkan bahwa pembakaran dapat berlangsung sempurna atau tidak, ditentukan dengan jumlah (volume) bensin (C₈H₁₈) dengan jumlah (volume) oksigen (O₂). Semakin terbatas jumlah Oksigen, semakin tidak sempurna pembakaran dan semakin banyak jelaga (C) yang dihasilkan.

Gas karbondioksida (CO₂) merupakan gas rumah kaca yang dapat menyebabkan terjadinya pemanasan global, sedangkan gas karbon monoksida (CO) adalah gas beracun yang tidak berbau dan tidak berasa.

Beberapa polutan yang dihasilkan dari pembakaran tidak sempurna minyak bumi antara lain karbon monoksida, oksida belerang, dan partikulat hidrokarbon.

Cara Kerja Bensin di dalam Mesin

Bensin bekerja di dalam mesin pembakaran yang ditemukan oleh Nikolaus Otto. Mesin pembakaran dikenal pula dengan nama Mesin Otto. Cara kerja bensin di dalam mesin pembakaran:

• Bensin dari tangki masuk ke dalam karburator. Kemudian bercampur dengan udara. Pada mesin modern, peran karburator digantikan oleh sistem injeksi. Sebuah sistem pembakaran baru yang bisa meminimalisir emisigas buang kendaraan.
• Campuran bensin dan udara kemudian dimasukkan ke dalam ruang bakar.
• Selanjutnya, campuran bensin dan udara yang sudah berbentuk gas, ditekan oleh pistonhingga mencapai volume yang sangat kecil.
• Gas ini kemudian dibakar oleh percikan api dari busi.
• Hasil pembakaran inilah yang menghasilkan tenaga untuk menggerakkan kendaraan.

Dalam kenyataannya, pembakaran gas di dalam mesin tidak berjalan dengan sempurna. Salah satu masalah yang sering muncul adalah “ketukan di dalam mesin”, atau disebut sebagai “mesin ngelitik” atau knocking. Jika dibiarkan, knocking dapat menyebabkan kerusakan pada mesin. Knocking terjadi karena campuran udara dan bahan bakar terbakar secara spontan karena tekanan tinggi di dalam mesin, bukan karena percikan api dari busi.

Penyebab knocking ada beberapa macam, yaitu:

• Pemakaian bensin yang tidak sesuai dengan spesifikasi mesin.
• Ruang bakar sudah kotor dan berkerak.
• Penyetelan pengapian yang kurang tepat.

Zat Aditif dalam Bensin

Untuk memperlambat pembakaran bahan bakar, dulu digunakan senyawa Pb seperti TEL (Tetra Ethyl Lead) dan MTBE (Methyl Tertiary Butyl Eter). Oleh karena Pb bersifat racun, maka penggunaanya sudah diganti dengan senyawa organik seperti etanol.

Antioksidan digunakan untuk menghambat pembentukkan kerak yang dapat menyumbat saringan dan saluran bensin. Bensin banyak mengandung senyawa olefin yang mudah bereaksi dengan oksigen membentuk kerak yang disebut gum. Jadi, bensin perlu ditambahkan antioksidan, seperti alkil fenol.

Pewarna untuk membedakan berbagai jenis bensin. Contohnya pewarna kuning untuk bensin premium. Pewarna sebaiknya tidak mempengaruhi kualitas bensin.

Antikorosi untuk mencegah korosi pada logam yang bersentuhan dengan bensin, seperti logam tangki dan saluran bensin. Contoh antikorosi adalah asam karboksilat.

Deterjen karburator untuk mencegah/membersihkan kerak dalam karburator. Endapan kerak berasal dari partikel padat/asap pembakaran dan gum. Adanya kerak dapat menurunkan kinerja mesin sehingga kendaraan boros bahan bakar dan mesin cendrung tersandat. Deterjen karburator mengandung berbagai senyawa, seperti amina dan amida.

Antikerak PFI (Port Fuel Injection) Untuk membersihkan kerak pada system PFI kendaraan. Kerak dapat menghambat pengambilan bensin sehingga kendaraan sulit dinyalakan dan kurang tenaga. Pembentukan kerak berawal sewaktu mesin dimatikan. Panas yang ada menyebabkan penguapan sisa bahan bakar, yang meninggalkan senyawa berat seperti olefin. Olefin bereaksi dengan oksigen membentuk kerak gum. Contoh antikerak PFI adalah dispersan polimer yang mengandung senyawa, seperti polibutena amina dan polieter amina.

Zat Polutan Hasil Pembakaran Bahan Bakar Minyak Bumi

Pembakaran bensin dalam mesin kendaraan mengakibatkan pelepasan berbagai zat yang dapat mengakibatkan pencemaran udara.

• CO₂
• CO dari pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna, bersifat racun.
• NO_x(NO, NO₂). Pembakaran bahan bakar dalam suhu yang tinggi di mana nitrogen dalam udara ikut teroksidasi. NO_x dapat menyebabkan hujan asam dan smog fotokimia
• Pb pada penggunaan bensin yang mengandung aditif senyawa timbal bersifat racun

Bensin yang digunakan oleh kendaraan akan menimbulkan dua masalah utama. Masalah pertama adalah asap dan ozon di kota-kota besar. Masalah kedua adalah karbon dan gas rumah kaca.

Idealnya, ketika bensin dibakar di dalam mesin kendaraan, akan menghasilkan CO₂ dan H₂O saja. Kenyataannya pembakaran di dalam mesin tidaklah sempurna, dalam proses pembakaran bensin, dihasilkan juga:

• Karbon monoksida, CO, yang merupakan gas beracun.
• Nitrogen oksida, NO_x, sebagai sumber utama asap di perkotaan yang jumlah kendaraannya sangat banyak.
• Hidrokarbon yang tidak terbakar.

Oleh karena alasan-alasan inilah, para ilmuwan sekarang sedang berusaha untuk mengganti bahan bakar bensin dengan bahan bakar hidrogen yang lebih ramah lingkungan, karena jika H₂ ini direaksikan dengan O₂ hanya akan menghasilkan uap air.

(Sumber: Wikipedia)

Beberapa Zat Hasil Pembakaran Bahan Bakar Kendaraan dan Sifatnya

1. Logam Timbal

TEL dapat meningkatkan bilangan oktan, akan tetapi penggunaan TEL dalam bensin ternyata menimbulkan dampak negatif. Bensin yang dicampur dengan TEL akan menghasilkan gas buang yang tentu saja mengandung logam timbal. Logam timbal memasuki tubuh melalui saluran pernafasan, mulut, dan juga kulit. Pb yang masuk ke tubuh kita sebagian besar terakumulasi dalam tulang, sebelum akhirnya masuk ke peredaran darah. Logam timbel dikenal sebagai neurotoksin (racun penyerang saraf). Jika telah masuk ke dalam tubuh manusia, kemungkinan besar tidak dapat dikeluarkan melalui metabolisme tubuh.

Logam timbel yang masuk ke dalam tenggorokan atau paru-paru akan menyebabkan iritasi. Jika sudah sampai di ginjal akan mengganggu fungsi ginjal. Efek jangka panjang timbel dapat menimbulkan kangker, kegagalan fungsi organ tubuh, hingga beragam penyakit-penyakit yang tadinya tidak diketahui. Besar kecilnya efek timbel bergantung pada kadar dan lamanya seseorang terkena racun Pb.

2. Karbon monoksida

Gas CO yang dibebaskan dari pembakaran jika terhirup dapat menimbulkan lelah dan pusing, bahkan pingsan. Hal ini berkaitan dengan reaktifitas sel darah merah terhadap gas CO. Jika di udara banyak gas CO dan terhirup, hemoglobin akan lebih cepat mengikat gas CO daripada O₂. Akibatnya, orang yang menghirup CO akan kekurangan oksigen dalam darah. Jika keadaan ini terus berlanjut dapat menimbulkan kematian.

3. Oksida belerang

Selain timbal dan gas CO masih terdapat satu jenis gas yang bersifat racun, yaitu terbentuknya gas SO₂. Gas ini timbul disebabkan dalam bensin masih menggandung belerang. Belerang dioksida adalah gas yang tidak berwarna dan tidak mudah terbakar.  Gas SO₂ juga dapat menimbulkan reaksi fotokimia yang berakibat menurunkan daya penglihatan karena terbentuk smog (kabut asap). Pada 1950, di London terjadi bencana kematian paling sedikit 4.000 orang akibat asap kabut. Gas SO₂ juga mengganggu pertumbuhan sejumlah tanaman. Pada konsentrasi rendah menyebabkan terhambatnya pembentukkan klorofil. Pada konsentrasi tinggi menyebabkan kematian.

Ketika terjadi hujan, gas SO₂ terbawa oleh air hujan dalam bentuk asam sulfit, H₂SO₃. Selain itu, gas SO₂ dapat teroksidasi menjadi gas SO₃ dan bereaksi dengan air hujan dan bereaksi dengan air hujan membentuk asam sulfat.

SO_{2 (g)}     +    H₂O_(ℓ)                 H₂SO_{3 (aq)}

SO_{3 (g)}     +    H₂O_(ℓ)                 H₂SO_{4 (aq)}

Peristiwa tersebut dinamakan hujan asam. Oleh karena asam bereaksi dengan logam dan juga karbonat, hujan asam dapat menyebabkan korosif baik terhadap material logam maupun bangunan.

4. Hidrokarbon (C_nH_x)

Pada umumnya senyawa hidrokarbon dianggap pencemar jika terdapat dalam kondisi cukup tinggi. Sumber utama polutan hidrokarbon adalah proses pembakaran yang kurang sempurna dari bahan bakar minyak bumi serta dari proses penguapan minyak bumi. Beberapa uap hidrokarbon berbau tidak sedap dan hidrokarbon lain berperan dalam proses fotokimia. Hidrokarbon di udara dapat membentuk reaksi yang sangat kompleks, bertambahnya konsentrasi ozon di udara dan terbentuknya senyawa organik seperti peroksiasetil nitrat (PAN), peroksibenzoil nitrat (PBzN), dan asam nitrat. Senyawa-senyawa tersebut berkerumun membentuk kabut. Oleh karena zat yang dihasilkan berasal dari reaksi fotokimia maka kabut terbentuk disebut kabut fotokimia.

Cara Mengatasi Dampak Dari Penggunaan Produk Minyak Bumi

Pencegahan pencemaran udara akibat penggunaan bahan bakar dapat dilakukan dengan berbagai cara. Prinsipnya adalah bagaimana agar zat-zat pencemar yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar dikurangi dan dihilangkan. Berikut beberapa upaya yang telah dilakukan para ahli.

1.Memproduksi Bensin Bebas Timbel

Pemerintah RI telah mencanangkan program Indonesia Bebas Timbel. Untuk menyukseskan program tersebut, Pertamina memodifikasi kilang minyaknya sehingga dapat menghasilkan bensin bebas timbel. Kilang minyak itu mempunyai alat reformer yang dapat menghasilkan HOMC (high octane motorgas component).

2.Memproduksi Bioetanol Sebagai Pengganti Solar

Bioetanol adalah etanol yang diproduksi dari tumbuhan, misalnya air tebu yang biasanya digunakan untuk memproduksi gula. Bioetanol juga dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan, baik murni maupun dicampur dengan bensin. Bensin yang dicampur dengan alkohol dikenal sebagai gasohol. Campuran yang digunakan, misalnya E85 (85% bensin, 15% alkohol) dan E80 (80% bensin, 20% alkohol). Pembakaran bioetanol menciptakan CO₂ bersih ke lingkungan karena zat yang sama akan diperlukan untuk pertumbuhan tanaman sebagai bahan baku bioetanol.

3.Memproduksi Biodiesel sebagai pengganti solar

Bahan bakar biodiesel berasal dari tumbuhan atau dari hewan yang direaksikan dengan metanol (proses transesterifikasi) sehingga diperoleh minyak metil ester (ME) yang sering disebut dengan biodiesel. Biodiesel sangat mudah digunakan dapat langsung dimasukkan ke dalam mesin diesel tanpa perlu memodifikasi mesin. Biodiesel terbukti ramah lingkungan karena tidak mengandung sulfur sehingga pencemaran udara dapat dihindari.

4.Mengembangkan Mobil Listrik

Mobil listrik adalah mobil yang menggunakan listrik sebagai sumber tenaganya. Dalam setiap unit motor juga terdapat komponen penyimpanan energi yang menyerupai sebuah baterai atau aki. Komponen itu diperlukan agar kendaraan dapat dijalankan hingga jarak tertentu dari sumber listriknya. Sumber tenaga aki 200 Ah/12V yang digunakan sebanyak 3 buah. Untuk perjalanan nonstop selama 8 jam, membutuhkan pengisian ulang selama 8 jam.

5. Mengembangkan Mobil Hibrida

Energi yang digunakan untuk menggerakkan mobil hibrida berasal dari gabungan mesin pembakaran internal (sumber energi BBM) dan listrik (sumber energi baterai). Dengan penggunaan energi gabungan tersebut, penggunaan BBM menjadi relatif lebih hemat. Baterai dapat diisi ulang (recharge) pada saat kendaraan berhenti. Kelebihan lainnya, emisi keluaran mesin pembakaran internal digunakan untuk menggerakkan generator menghasilkan listrik yang kemudian disimpan dalam baterai. Jadi, selain lebih hemat dalam mengonsumsi bahan bakar minyak, mobil hibrida lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan mobil konvensional.