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. Reaksi lengkap dalam proses ini terlihat pada gambar 1.
