MEOR: Aplikasi Mikroba di Bidang Perminyakan

Microbial Enhanced Oil Recovery (MEOR)

Perkembangan industri yang semakin pesat berbanding lurus dengan permintaan minyak bumi. Namun, cadangan reservoir baru masih sangat sulit ditemukan (Rita, 2012). Optimasi reservoir yang sudah ada merupakan salah satu upaya untuk untuk mengatasi permasalahan keterbatasan penemuan cadangan reservoir baru ini. Namun, optimasi ini belum diterapkan dalam proses pemanfaatan minyak bumi. Seluruh kandungan minyak bumi belum dimanfaatkan dan metode produksi konvensional masih dilakukan (Nugroho, 2010). Berbagai macam fenomena menyebabkan minyak bumi yang ada pada suatu reservoir belum dapat digunakan semuanya. Usia reservoir yang sudah tua juga menyebabkan penurunan hasil produksi minyak bumi karena water cut pada reservoir tersebut bernilai lebih dari 90%. Penggunaan metode lanjutan perlu dilakukan untuk mengatasi permasalahan-permasalahan ini sehingga hasil produksi minyak bumi meningkat (Wicaksono and Yuliansyah, 2015).

Produksi minyak dapat dibagi menjadi tiga proses, yaitu primary recovery, secondary recovery, dan tertiary recovery (Rita, 2012). Primary recovery menggunakan pompa atau gas lift untuk mempermudah aliran fluida pada reservoir. Secondary recovery memanfaatkan tekanan air dan gas untuk mendorong fluida. Tertiary recovery menggunakan injeksi CO2, zat kimia, steam, mikrob (MEOR), dan penginjeksi lainnya (ESDM, 2014 dalam Siami & Yono, 2020).

Proses primary recovery dan secondary recovery memiliki kekurangan, yakni masih adanya saturasi minyak di dalam reservoir. Pemrosesan lebih lanjut dibutuhkan untuk mengatasi permasalahan ini (Rita, 2012). Metode Enhancing Oil Recovery (EOR) yang juga disebut sebagai tertiary recovery merupakan metode pemrosesan tersebut. Metode ini diketahui dapat meningkatkan hasil produksi minyak lebih dari 50% dibandingkan dengan proses-proses sebelumnya (Nugroho, 2010).

Sebagian besar metode EOR tidak ekonomis dan tidak aman bagi lingkungan. Microbial Enhanced Oil Recovery (MEOR) merupakan pilihan EOR yang murah dan aman bagi lingkungan. MEOR menggunakan mikrob untuk menghasilkan biomassa, biopolimer, gas, asam, pelarut, enzim, dan karbon aktif serta melakukan aktivitas metabolisme hidrokarbon dan plugging supaya residu minyak yang ada di reservoir dapat berkurang (Purwasena et al., 2019). MEOR terbukti memiliki kemampuan untuk meningkatkan produksi minyak pada satu dekade terakhir (Rocha et al., 2020).

Microbial Enhanced Oil Recovery (MEOR)

Sumber: Sharma et al., 2022

Mikrobiologi Petroleum untuk Pemulihan Minyak yang Ditingkatkan (MEOR) telah mengalami perkembangan yang signifikan sejak proposal awal pada tahun 1926 oleh Beckam. Penelitian intensif mengenai MEOR dilakukan di berbagai negara, termasuk Amerika Serikat, Uni Soviet, Cekoslovakia, Hungaria, dan Polandia, mulai dari tahun 1954 sampai 1970-an. Eksperimen lapangan dilakukan dengan penyuntikan mikroorganisme ke dalam reservoir minyak selama periode ini. Krisis minyak pada tahun 1970 mendorong minat yang lebih besar dalam penelitian MEOR di lebih dari 15 negara. Penelitian selanjutnya fokus pada ekologi mikroorganisme dan karakterisasi reservoir minyak dari tahun 1970 hingga 2000. Teknologi aktivasi mikroorganisme di lapisan batuan dikembangkan pada tahun 1984, dan MEOR menjadi teknologi interdisipliner pada tahun 1990. Survei proyek MEOR di Amerika Serikat pada tahun 1995 menunjukkan keberhasilan sebesar 81% dalam meningkatkan produksi minyak tanpa mengalami penurunan (Lazar et al., 2007).

MEOR dapat dilakukan dengan dua cara. Pertama, memperbanyak mikrob yang sesuai lalu menginjeksikannya ke dalam reservoir. Mikrob ini nantinya akan menghasilkan metabolit untuk melakukan tugasnya. Kedua, menambahkan nutrisi ke dalam reservoir sehingga mikrob yang berada di sana dapat tumbuh dan memperbanyak diri sehingga bisa melakukan tugasnya (Da Silva & Alvarez, 2010). Apabila garam-garam anorganik ditambahkan ke reservoir, mikroorganisme akan menggunakan minyak dalam reservoir tersebut sebagai sumber karbonnya lalu mengubahnya menjadi bentuk yang lebih sederhana. Apabila sumber karbon yang ditambahkan ke dalam reservoir, mikroorganisme akan menghasilkan lebih banyak metabolit (Pereira et al., 2013)

Mikroorganisme yang digunakan dalam metode MEOR harus memiliki karakteristik khusus. Mikroorganisme ini harus sesuai dengan faktor-faktor lingkungan di lapangan. Faktor-faktor yang memengaruhi pertumbuhan mikroorganisme di dalam reservoir minyak meliputi tekanan, porositas, permeabilitas, suhu, pH, kandungan zat terlarut, salinitas reservoir, dan ketersediaan nutrisi (Bachmann et al., 2014) Misal, suhu reservoir di Indonesia di atas 40°C, bahkan dapat melebihi 90°C. Oksigen pada reservoir juga relatif rendah. Oleh sebab itu, diperlukan mikroorganisme yang mampu hidup di suhu tinggi dan anaerob fakultatif (Mustafa, 2006). Karakteristik lain yang diperlukan untuk mikroorganisme yang digunakan dalam metode MEOR antara lain bisa mengolah senyawa hidrokarbon, menghasilkan biosurfaktan, menghasilkan gas, memiliki ukuran kecil, tahan terhadap tekanan tinggi, cocok dengan lingkungan yang mengandung garam, tidak menyebabkan penyakit, dan berasal dari lingkungan tempat pengeboran minyak itu sendiri, bukan dari mikroba asing (Trianto, 2011 dalam Laini et al., 2014).

Menurut Sharma et al (2022), mekanisme mikrob dalam metode MEOR terbagi menjadi 4, yaitu penyumbatan selektif; penurunan tegangan antarmuka; biogas, pelarut, dan asam biogenik; serta biodegradasi. Penyumbatan selektif bertujuan untuk menyumbat pori-pori pada reservoir yang dapat membuat minyak terperangkap di dalamnya. Penyumbatan ini menggunakan biomassa dan biopolimer yang dihasilkan mikroorganisme bersangkutan dan melekat pada media tempat mereka. Biofilm akan menutupi pori-pori tersebut sehingga minyak tidak terperangkap ke dalamnya (Karimi et al., 2012).

Penurunan tegangan antarmuka menggunakan bantuan biosurfaktan yang dihasilkan oleh mikroorganisme yang bersangkutan. Biosurfaktan dapat mengurangi tegangan antarmuka antara fase air dengan fase minyak sehingga minyak yang memiliki viskositas yang tinggi dapat melewati batuan dengan permeabilitas yang rendah (Sharma et al., 2020). Biosurfaktan dapat mengurangi gaya kapiler yang dapat menghentikan pergerakan minyak melalui pori-pori batuan sehingga dapat meningkatkan mobilitas minyak (Gray et al., 2008).

Biogas, pelarut, dan asam biogenik dapat meningkatkan produksi minyak. Gas-gas yang diproduksi dalam proses fermentasi karbohidrat dan hidrokarbon dapat menurunkan tegangan antarmuka dan viskositas minyak (Sharma et al., 2019). Bakteri sulfat reduktase dapat memproduksi gas belerang dari senyawa belerang organik dan anorganik untuk melarutkan minyak mentah (Callaghan et al., 2008). Penurunan pH akibat hasil metabolisme dari bakteri penghasil asam organik dapat mengurangi kandungan mineral dan berperan dalam proses pelarutan minyak (Rathi et al., 2015).

Mikroorganisme akan memanfaatkan minyak sebagai sumber karbonnya pada proses biodegradasi dan mengubah fraksi berat menjadi fraksi yang lebih ringan. Proses ini dapat menurunkan nilai viskositas, membuat minyak lebih mudah mengalir, dan mengubah sifat-sifat minyak mentah. Biodegradasi dapat dilakukan, baik secara aerob maupun anaerob (Sharma et al., 2019).

MEOR merupakan salah satu dari metode EOR yang digunakan untuk mengatasi limitasi dari primary recovery dan secondary recovery. MEOR adalah pilihan EOR yang murah dan ramah lingkungan. MEOR mulai diusulkan sejak tahun 1926 dan terus berkembang hingga sekarang. Mikroorganisme yang digunakan dalam metode MEOR memiliki karakteristik khusus yang harus dimilikinya. Karakteristik ini bergantung kepada faktor-faktor lingkungan di lapangan dan kemampuannya dalam meningkatkan produksi minyak. Pengaplikasian MEOR dapat dilakukan dengan bioaugmentasi atau biostimulasi. Mekanisme yang terlibat dalam metode MEOR meliputi penyumbatan selektif; penurunan tegangan antarmuka; biogas, pelarut, dan asam biogenik; serta biodegradasi.

Daftar Referensi

Bachmann, R.T., Johnson, A.C. and Edyvean, R.G., 2014. Biotechnology in the petroleum industry: an overview. International Biodeterioration & Biodegradation, 86, pp.225-237. 

Da Silva M., L., B. & Alvarez, P., J., J., Bioaugmentation. In: Handbook of Hydrocarbon and Lipid Microbiology. Springer; 2010. pp.4531-4544.

Gray, M.R., Yeung, A., Foght, J.M. and Yarranton, H.W., 2008, September. Potential microbial enhanced oil recovery processes: a critical analysis. In SPE annual technical conference and exhibition. OnePetro.

Karimi, M., Mahmoodi, M., Niazi, A., Al-Wahaibi, Y. and Ayatollahi, S., 2012. Investigating wettability alteration during MEOR process, a micro/macro scale analysis. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 95, pp.129-136.

Laini, R.E., Napoleon, A.N.A. and Munawar, M., 2014. Isolasi Bakteri Termofilik Penghasil Biosurfaktan yang Ber-potensi sebagai Agen MEOR (Microbial Enhanched Oil Re-covery) dari Sumur Minyak di Sungai Angit. Jurnal Penelitian Sains, 17(1).

Laza, I., Petrisor, I., G. & Yen, T., E., 2007. Microbial enhanced oil recovery (MEOR). Petroleum Science and Technology. 25(11-12), pp.1353-1366.

Mustafa, I., 2006. Pengkajian Potensi Bakteri Termofilik dari Sumur Minyak Bumi di Jatibarang dalam Penerapan MEOR. Tesis. Institut Teknologi Bandung.

Nugroho, A., 2010. Produksi gas hasil biodegradasi minyak bumi: kajian awal aplikasinya dalam microbial enhanced oil recovery (Meor). Makara Journal of Science.

Rathi, R., Lavania, M., Sawale, M., Kukreti, V., Kumar, S. and Lal, B., 2015. Stimulation of an indigenous thermophillic anaerobic bacterial consortium for enhanced oil recovery. RSC advances, 5(107), pp.88115-88124.

Rita, N., 2012. Studi Mekanisme Injeksi Surfaktan-Polimer pada Reservoir Berlapis Lapangan NR Menggunakan Simulasi Reservoir. Journal of Earth Energy Engineering, 1(1), pp.22-36.

Pereira, J.F., Gudiña, E.J., Costa, R., Vitorino, R., Teixeira, J.A., Coutinho, J.A. and Rodrigues, L.R., 2013. Optimization and characterization of biosurfactant production by Bacillus subtilis isolates towards microbial enhanced oil recovery applications. Fuel, 111, pp.259-268.

Purwasena, I.A., Astuti, D.I., Syukron, M., Amaniyah, M. and Sugai, Y., 2019. Stability test of biosurfactant produced by Bacillus licheniformis DS1 using experimental design and its application for MEOR. Journal of Petroleum Science and Engineering, 183, p.106383.

Sharma, N., Lavania, M. and Lal, B., 2019. Microbes and their Secondary Metabolites: Agents in Bioremediation of Hydrocar-bon Contaminated Site. Arch Pet Environ Biotechnol, 4, p.151.

Sharma, N., Lavania, M., Kukreti, V. and Lal, B., 2020. Instigation of indigenous thermophilic bacterial consortia for enhanced oil recovery from high temperature oil reservoirs. PloS one, 15(5), p.e0229889.

Sharma, N., Lavania, M., Singh, N. and Lal, B., 2022. Microbial Enhanced Oil Recovery: An Overview and Case Studies. In Enhanced Oil Recovery-Selected Topics. IntechOpen.

Siami, D.H. and Yono, N.H., 2020. Microbial enhanced oil recovery (MEOR): Alternatif peningkatan produksi migas di Indonesia. Jurnal Nasional Pengelolaan Energi MigasZoom, 2(2), pp.1-8.

Rocha, V.A., de Castilho, L.V., de Castro, R.P., Teixeira, D.B., Magalhães, A.V., Gomez, J.G. and Freire, D.M., 2020. Comparison of mono‐rhamnolipids and di‐rhamnolipids on microbial enhanced oil recovery (MEOR) applications. Biotechnology Progress, 36(4), p.e2981.

Wicaksono, H. and Yuliansyah, A.T., 2015. Karakterisasi Larutan Polimer KYPAM HPAM untuk Bahan Injeksi dalam Enhanced Oil Recovery (EOR). Jurnal Rekayasa Proses, 9(1), pp.9-15.