Bensin, diesel dan LPG adalah bahan bakar yang berasal dari minyak mentah (crude oil). Sebelum diolah melalui proses refinery, crude oil hampir tidak ada gunanya. Setelah proses ekstraksi di darat dan lepas pantai, gas dan air asin dipisahkan sebelum dikirim ke kilang. Crude oil disuling menjadi beberapa fraksi bahan bakar dan material lain.
Bensin dihasilkan dari proses reforming destilasi ringan (light destility), sedangkan minyak diesel berasal dari berbagai destlasi menengah (Middle destility). LPG, berdasarkan proses pembentukannya dibedakan dalam dua jenis, LPG lapangan (field LPG) dan LPG pabrik (refinery LPG). Field LPG dihasilkan dari campuran gas minyak bumi yang berbeda (propana dan butana) yang dilepaskan selama ekstraksi minyak mentah dan gas alam. Sedangkan refinery LPG merupakan produk sampingan dari proses penyulingan minyak mentah. Secara umum, proses destilasi atau refinery crude oil untuk menghasilkan varian bahan bakar disajikan dalam Gambar 1.16.
Penyulingan modern melibatkan sistem pemompaan minyak melalui pipa di tungku panas dan memisahkan molekul hidrokarbon ringan dari yang lebih berat di tower distilasi. Proses pemurnian dimulai saat minyak mentah disuling pada kolom distilasi. Selama proses destilai ini, material yang paling ringan, seperti propana dan butana akan menguap dan naik ke puncak kolom atmosfer pertama. Material yang lebih berat berikutnya, termasuk bahan bakar bensin, jet dan diesel, mengembun di tengahnya. Material berat, yang disebut minyak gas, mengembun di bagian bawah kolom atmosfer. Terakhir, material terberat disebut residu, berada di bawah barrel. Proses distilasi ini diulang di banyak refinery lainnya untuk menghasilkan berbagai produk. Dalam beberapa kasus, kolom distilasi dioperasikan dibawah tekanan atmosfer (vakum) untuk menurunkan temperatur didih campuran hidrokarbon. Vacum Destillation (VDU) mengurangi kemungkinan dekomposisi thermal (cracking) akibat over heating dari campuran [17].
Gambar 1.16 Proses refinery crude oil
(sumber: Chevron)
1.1.1. Bensin (Gasoline)
Bensin memegang kontribusi terbesar di antara konsumsi bahan bakar sektor transportasi yang lain dan digunakan selama lebih dari satu abad. Proses produksi dan infrastruktur distribusi bensin hampir merata diseluruh dunia. Penggunaan skala besar memungkinkan harga yang rendah dan kompetitif, sehingga menjadi referensi dalam pengembangan peralatan khusus seperti kilang, mesin kendaraan, katalis knalpot dan berbagai infrastruktur layanan. Kepadatan energi (energy density) yang relatif tinggi membuat bensin sangat cocok untuk Mesin SI, walaupun sebenarnya memiliki angka oktan yang lebih rendah daripada bahan bakar lain seperti LPG dan CNG. Nilai oktan yang rendah tersebut membatasi rasio kompresi, dengan demikian efisiensi energi mesin SI dengan bahan bakar bensin relatif lebih rendah dibandingkan dengan bahan bakar beroktan tinggi yang lain.
1.1.2. Diesel
Minyak diesel menempati peringkat kedua dalam penggunaan bahan bakar sektor transportasi jalan raya, terutama untuk kendaraan beban berat (heavy-duty vehicles, HDV). Mesin CI umumnya memiliki efisiensi yang lebih tinggi dari mesin SI. Tangki bahan bakar diesel dapat sedikit lebih kecil daripada tangki bensin karena kandungan energi per liter yang lebih tinggi. Minyak diesel relatif lebih murah dan aman, dengan kepadatan energi yang lebih tinggi. Namun demikian, cetane number-nya berada di bawah bahan bakar lainnya yang cocok untuk mesin CI. Konsumsi bahan bakar minyak diesel merupakan yang terendah dari semua bahan bakar dan menghasilkan emisi CO dan HC relatif rendah, namun menghasilkan NOx dan particular matter (PM) yang relatif tinggi. Namun demikian, kerugian emisi ini memiliki potensi untuk diperbaiki. Pengurangan kandungan sulfur dapat mengurangi emisi SO2 dan PM.
1.1.3. Liquified Petroleum Gas (LPG)
LPG merupakan bahan bakar alternatif yang paling umum untuk mesin SI, namun agregat rata-rata konsumsi energi sektor transportasinya secara umum masih rendah. Hanya di beberapa Negara seperti Belanda, LPG menyumbang sekitar 12% dari total energi yang digunakan sebagai bahan bakar mobil penumpang. Harga LPG umumnya masih rendah dibandingkan dengan bahan bakar konvensional yang tersedia saat ini. Angka oktan tinggi (khususnya propana) memungkinkan diterapkan pada mesin-mesin SI dengan perbandingan kompresi yang lebih tinggi, sehingga efisiensi thermalnya lebih tinggi.
Konsumsi bahan bakar LPG lebih rendah dibawah bensin tetapi umumnya masih lebih tinggi dari diesel. Emisi NOx yang dihasilkan mesin LPG mendekati mesin bensin, namun untuk emisi yang lain (CO, HC) lebih rendah dari penggunaan bensin [18]. Ini merupakan salah satu keuntungan dari penggunaan LPG pada kendaraan LDV (Light Duty Vehicle). Pada tekanan dan temperatur kamar (ambient), LPG disimpan dalam kondisi cair pada tekanan 6-12 bar. Pada kendaraan, tangki LPG lebih besar dari tangki bensin untuk kandungan energi yang sama. Ukurannya hampir dua kali dan beratnya lebih dari 1,5 kali dari tangki bensin untuk menampung jumlah energi yang setara dengan bensin.
Katup pelepas (relief valve) dipasang pada tangki sebagai pengaman jika tekanan LPG naik di atas 20 bar. Tangki LPG dalam kendaraan tidak boleh diisi lebih dari 80% sampai 85% dari kapasitasnya. Ruangan sisa sebesar 15% sampai 20% ini digunakan untuk ruang kompensasi saat terjadi ekspansi bahan bakar akibat kenaikan temperatur dan tekanan.
LPG umumnya dianggap sebagai bahan bakar yang aman. LPG lebih berat daripada udara. Saat terjadi kebocoran, uap LPG cenderung untuk mendekati permukaan tanah. Untuk alasan ini, di beberapa Negara melarang mobil LPG parkir di fasilitas parkir bawah tanah (lower basement). LPG lebih mudah menyatu dengan udara dan lebih mudah terbakar daripada bensin dan solar. LPG lebih aman karena tangkinya dirancang sebagai bejana tekan (pressure vessel), sehingga saat kecelakaan hampir tidak akan terjadi tumpahan bahan bakar.
Original source: Muji Setiyo & Suyitno, Teknologi Kendaraan Berbahan Bakar LPG
Referensi
[17] Chevron Pascagoula Refinery, “Processing & Refining Crude Oil,” About the Refinery. [Online]. Available: http://pascagoula.chevron.com/abouttherefinery/whatwedo/processingandrefining.aspx. [Accessed: 18-Mar-2018].
[18] Institut Francais du Petrole, “EETP: European Emission Test Programme,” Rueil-Malmaison, 2004.