Bagaimana Gas Alam Terbentuk?
Apa Itu Gas Alam?
Gas alam adalah salah satu jenis bahan bakar fosil. Seperti bahan bakar fosil lainnya, seperti batu bara dan minyak bumi, gas alam terbentuk dari tumbuhan, hewan, dan mikroorganisme yang hidup jutaan tahun yang lalu.
Bagaimana gas alam terbentuk? Gas alam terbentuk di bawah tanah, di bawah kondisi yang sangat ekstrem. Ketika tumbuhan, hewan, dan mikroorganisme mengalami dekomposisi, mereka perlahan-lahan tertutup oleh lapisan tanah, sedimen, dan kadang-kadang batuan. Selama jutaan tahun, bahan organik tersebut terkompresi. Saat bahan organik bergerak lebih dalam ke kerak bumi, ia mengalami suhu yang semakin tinggi.
 |
| Gambar dari kompasiana |
Kombinasi dari tekanan dan suhu tinggi menyebabkan ikatan karbon dalam bahan organik tersebut terurai. Proses penguraian molekuler ini menghasilkan metana termogenik—gas alam.
Metana, yang mungkin merupakan senyawa organik paling melimpah di Bumi, terdiri dari karbon dan hidrogen (CH4).
Endapan gas alam sering ditemukan dekat dengan endapan minyak bumi. Endapan gas alam yang dekat dengan permukaan Bumi biasanya jauh lebih kecil dibandingkan dengan endapan minyak yang berdekatan.
Endapan yang lebih dalam—terbentuk pada suhu yang lebih tinggi dan di bawah tekanan lebih besar—memiliki lebih banyak gas alam daripada minyak. Endapan paling dalam dapat terdiri dari gas alam murni.
Pembentukan Gas Alam oleh Metanogen
Gas alam tidak selalu harus terbentuk di dalam tanah yang sangat dalam. Ia juga dapat terbentuk oleh mikroorganisme kecil yang disebut metanogen.
Metanogen hidup di dalam usus hewan (termasuk manusia) dan di daerah-daerah dengan oksigen rendah di dekat permukaan Bumi.
Tempat seperti tempat pembuangan sampah penuh dengan bahan yang terdekomposisi yang diurai oleh metanogen menjadi jenis metana yang disebut metana biogenik. Proses metanogen menciptakan gas alam (metana) disebut metanogenesis.
Walaupun sebagian besar metana biogenik keluar ke atmosfer, ada teknologi baru yang diciptakan untuk menampung dan mengolah sumber energi potensial ini.
Pembentukan Gas Alam oleh Metana Termogenik
Metana termogenik—gas alam yang terbentuk jauh di bawah permukaan Bumi—juga dapat lolos ke atmosfer. Sebagian gas ini dapat naik melalui materi yang dapat ditembus, seperti batuan berpori, dan akhirnya tersebar di atmosfer.
Namun, sebagian besar metana termogenik yang naik ke permukaan menghadapi formasi geologi yang terlalu tidak tembus bagi gas untuk melarikan diri. Formasi batuan ini disebut cekungan sedimen.
Cekungan sedimen menahan cadangan besar gas alam. Untuk mengakses cadangan gas alam ini, dibutuhkan lubang (kadang-kadang disebut sumur) yang dibor melalui batuan untuk memungkinkan gas keluar dan diolah.
Cekungan sedimen yang kaya gas alam dapat ditemukan di seluruh dunia. Gurun di Arab Saudi, tropis lembap di Venezuela, dan wilayah Artik yang beku di negara bagian Alaska, AS, semuanya merupakan sumber gas alam.
Di luar Alaska, cekungan di AS terutama berada di negara-negara bagian yang berbatasan dengan Teluk Meksiko, termasuk Texas dan Louisiana.
Baru-baru ini, negara-negara bagian utara seperti North Dakota, South Dakota, dan Montana telah mengembangkan fasilitas pengeboran yang signifikan di cekungan sedimen.
Molecular sieve adalah salah satu media untuk proses natural gas sweetening
Jenis-jenis Gas Alam
Conventional Gas
Gas alam yang ekonomis untuk diekstraksi dan mudah diakses disebut "konvensional." Gas konvensional terperangkap dalam materi yang tembus cairan di bawah batuan yang tidak tembus cairan.
Gas alam yang ditemukan dalam pengaturan geologi lain tidak selalu mudah atau praktis untuk diekstraksi. Gas ini disebut "tidak konvensional."
Teknologi dan proses baru selalu dikembangkan untuk membuat gas tidak konvensional ini lebih mudah diakses dan ekonomis. Seiring waktu, gas yang dianggap "tidak konvensional" dapat menjadi konvensional.
Biogas
Biogas adalah jenis gas yang diproduksi ketika bahan organik terurai tanpa adanya oksigen. Proses ini disebut dekomposisi anaerobik, dan terjadi di tempat-tempat seperti tempat pembuangan sampah atau di mana bahan organik seperti limbah hewan, kotoran, atau produk sampingan industri terurai.
Biogas berasal dari materi biologis yang berasal dari tumbuhan atau hewan, yang dapat hidup atau tidak hidup. Materi ini, seperti sisa-sisa hutan, dapat dibakar untuk menciptakan sumber energi terbarukan.
Biogas mengandung lebih sedikit metana daripada gas alam, tetapi bisa diolah dan digunakan sebagai sumber energi.
Deep Natural Gas
Deep natural gas adalah gas tidak konvensional. Sementara sebagian besar gas konvensional dapat ditemukan hanya beberapa ribu meter di bawah permukaan, deep natural gas terletak di endapan setidaknya 4.500 meter (15.000 kaki) di bawah permukaan Bumi.
Pengeboran deep natural gas tidak selalu praktis secara ekonomi, meskipun teknik untuk mengekstraknya telah dikembangkan dan ditingkatkan.
Shale Gas
Shale Gas adalah jenis deposit tidak konvensional lainnya. Batuan lempung adalah batuan sedimen yang berbutir halus dan tidak hancur dalam air.
Beberapa ilmuwan mengatakan bahwa batuan lempung tidak permeable (bisa ditembus cairan) sehingga marmer dianggap "berpori" dibandingkan dengannya.
Lapisan tebal batuan yang tidak tembus cairan ini dapat "menyematkan" lapisan gas alam di antara mereka seperti sandwich.
Gas batuan lempung dianggap sebagai sumber tidak konvensional karena proses yang sulit yang diperlukan untuk mengaksesnya: hidrofraktur (juga dikenal sebagai fracking) dan pengeboran horizontal.
Hidrofraktur adalah prosedur yang membelah batuan dengan aliran air bertekanan tinggi, dan kemudian "menahan" batuan tersebut dengan butiran pasir, kaca, atau silika. Ini memungkinkan gas untuk mengalir lebih bebas keluar dari sumur.
Pengeboran horizontal adalah proses pengeboran lurus ke bawah ke dalam tanah, kemudian mengebor ke samping, atau sejajar, dengan permukaan Bumi.
Tight Gas
Tight gas adalah gas alam tidak konvensional yang terperangkap di bawah formasi batuan yang tidak tembus cairan sehingga sangat sulit diekstraksi. Mengambil gas dari formasi batuan "tight" biasanya memerlukan metode yang mahal dan sulit, seperti fracking dan acidizing.
Acidizing mirip dengan fracking. Asam (biasanya asam hidroklorik) disuntikkan ke sumur gas alam. Asam tersebut melarutkan batuan ketat yang menghalangi aliran gas.
Coalbed Methane
Metana batubara adalah jenis gas alam tidak konvensional lainnya. Seperti namanya, metana batubara biasanya ditemukan di sepanjang lapisan batubara yang berjalan di bawah tanah.
Pada masa lalu, ketika batubara ditambang, gas alam secara sengaja dikeluarkan dari tambang dan dilepaskan ke atmosfer sebagai produk limbah. Saat ini, metana batubara dikumpulkan dan menjadi sumber energi yang populer.
Gas in Geopressurized Zones
Sumber gas alam tidak konvensional lainnya adalah zona berpressurisasi geologis. Zona berpressurisasi geologis terbentuk pada kedalaman 3.000-7.600 meter (10.000-25.000 kaki) di bawah permukaan Bumi.
Zona ini terbentuk ketika lapisan tanah liat dengan cepat mengumpulkan dan mengompaksi di atas materi yang lebih porus, seperti pasir atau lumpur.
Karena gas alam terpaksa keluar dari tanah liat yang terkompresi, gas tersebut didepositkan di bawah tekanan yang sangat tinggi ke dalam pasir, lumpur, atau materi serap lainnya di bawahnya.
Zona berpressurisasi geologis sangat sulit untuk ditambang, tetapi dapat mengandung jumlah gas alam yang sangat tinggi.
Metana Hidrat
Metana hidrat adalah jenis gas alam tidak konvensional lainnya. Metana hidrat ditemukan hanya baru-baru ini di sedimen samudra dan area permafrost di wilayah Arktik.
Metana hidrat terbentuk pada suhu rendah (sekitar 0°C, atau 32°F) dan di bawah tekanan tinggi. Ketika kondisi lingkungan berubah, metana hidrat dilepaskan ke atmosfer.
Survei Geologi Amerika Serikat (USGS) memperkirakan bahwa metana hidrat dapat mengandung dua kali jumlah karbon dari seluruh batubara, minyak, dan gas alam konvensional di dunia, digabungkan.
Di sedimen samudra, metana hidrat terbentuk di lereng kontinental saat bakteri dan mikroorganisme lainnya tenggelam ke dasar laut dan terurai dalam lumpur. Metana, terperangkap dalam sedimen, memiliki kemampuan untuk "mengikat" sedimen longgar menjadi tempat dan menjaga lereng kontinental tetap stabil.
Namun, jika air menjadi lebih hangat, metana hidrat terurai. Ini menyebabkan longsor bawah air, dan melepaskan gas alam.
Di ekosistem permafrost, metana hidrat terbentuk saat badan air membeku dan molekul air menciptakan "kandang" individu di sekitar setiap molekul metana.
Gas tersebut, terperangkap dalam jaringan es, terdapat dalam kepadatan yang lebih tinggi daripada dalam bentuk gasnya. Ketika kandang es mencair, metana keluar.
Pemanasan global, periode saat ini dari perubahan iklim, mempengaruhi pelepasan metana hidrat dari lapisan permafrost dan sedimen samudra.
Terdapat jumlah potensi energi yang besar di dalam metana hidrat. Namun, karena formasi geologis yang rapuh—mampu terurai dan mengganggu kondisi lingkungan di sekitarnya—metode ekstraksi diusahakan dengan sangat hati-hati.
Menggunakan Gas Alam
Meskipun gas alam membutuhkan jutaan tahun untuk terbentuk, energinya baru dimanfaatkan dalam beberapa ribu tahun terakhir.
Sekitar tahun 500 SM, insinyur-insinyur Tiongkok memanfaatkan gas alam yang menyembur keluar dari bumi dengan membangun pipa bambu.
Pipa-pipa ini mengangkut gas untuk memanaskan air. Pada akhir abad ke-18, perusahaan-perusahaan Inggris menyediakan gas alam untuk menerangi lampu jalan dan rumah-rumah.
Saat ini, gas alam digunakan dalam berbagai cara untuk tujuan industri, komersial, perumahan, dan transportasi.
Departemen Energi Amerika Serikat (DOE) memperkirakan bahwa gas alam bisa menjadi hingga 68 persen lebih murah daripada listrik.
Penggunaan Gas Alam di Rumah Tangga
Di rumah-rumah, penggunaan paling populer untuk gas alam adalah untuk pemanasan dan memasak.
Gas alam digunakan untuk mengoperasikan peralatan rumah tangga seperti kompor, AC, pemanas ruangan, lampu luar, pemanas garasi, dan pengering pakaian.
Penggunaan Gas Alam dalam Skala Besar
Gas alam juga digunakan dalam skala yang lebih besar. Di lingkungan komersial, seperti restoran dan pusat perbelanjaan, gas alam adalah cara yang sangat efisien dan ekonomis untuk mengoperasikan pemanas air, pemanas ruangan, pengering, dan kompor.
Gas alam juga digunakan untuk memanaskan, mendinginkan, dan memasak dalam lingkungan industri.
Namun, gas alam juga digunakan dalam berbagai proses seperti pengolahan limbah, pengolahan makanan, dan pemurnian logam, batu, tanah liat, dan minyak bumi.
Gas Alam sebagai Bahan Bakar Alternatif
Gas alam juga dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif untuk mobil, bus, truk, dan kendaraan lainnya.
Saat ini, terdapat lebih dari lima juta kendaraan berbahan bakar gas alam / Natural Gas Vehicles (NGV) di seluruh dunia, dengan lebih dari 150.000 kendaraan di Amerika Serikat.
Meskipun kendaraan NGV awalnya lebih mahal daripada kendaraan berbahan bakar bensin, biaya isi ulangnya lebih murah, dan kendaraan ini merupakan kendaraan beremisi paling bersih di dunia.
Kendaraan berbahan bakar bensin dan diesel mengeluarkan zat berbahaya dan beracun termasuk arsenik, nikel, dan nitrogen oksida.
Sebaliknya, kendaraan NGV mungkin mengeluarkan sedikit jumlah propana atau butana, tetapi melepaskan 70 persen lebih sedikit karbon monoksida ke atmosfer.
Penggunaan Gas Alam untuk Pembangkit Listrik
Menggunakan teknologi baru sel bahan bakar, energi dari gas alam juga digunakan untuk menghasilkan listrik.
Alih-alih membakar gas alam untuk energi, sel bahan bakar menghasilkan listrik melalui reaksi elektrokimia.
Reaksi ini menghasilkan air, panas, dan listrik tanpa produk sampingan atau emisi lainnya.
Para ilmuwan masih meneliti metode ini dalam menghasilkan listrik untuk diterapkan secara terjangkau pada produk-produk listrik.