Pendahuluan Biomarker

1. Pendahuluan Biomarker

2. Ciri-cirinya • Memiliki struktur yang menunjukkan pernah menjadi komponen dari organisme hidup, organisme sel. • Saat di organisme, konsentrasinya tinggi, karena saat ini terdeteksi di sedimen secara meluas. • Strukturnya tetap stabil selama sedimentasi dan pembentuakan awal batuan.

3. Asal usul senyawa organik di bumi • Fotosintesis: sumber dari hampir semua senyawa organik yang saat ini tinggal dalam batuan termasuk biomarker. • 2H2A +CO2 →2A + (CH2O) +H2O • (CH2O) : materi organik dalam bentuk karbohidrat seperti glukosa. • Polysacharida tersimpan dalam sel mahluk hidup • Karbohidrat: starting material utk biosinthesis . • Dalam danau dan lautan fotosinthesis terbatas hanya didaerah euphotik • Fototrop: organisme yang mampu langsung melakukan fotosynthesis dari cahaya • Di lingkungan aquatik : fototrop berupa mikroorganisme fototrop • Di daratan:fototrop berupa tumbuhan tingkat tinggi • Kedua tipe fototrop menghasilkan senyawa biomarker yang sangat berbeda

4. Siklus Karbon Organik • Siklus redoks • Produktifitas Primer: fiksasi karbon dari CO2 menjadi materi organik • Bisa aerobik dan anaerobik • Respirasi :oksidasi senyawa organik kembali menjadi CO2 . • Sebagian kecil senyawa organik mengalami sedimentasi, 0.1 % dari produktifitas primer terawetkan dalam sediment. • Metamorphism, uplift (menyembul), erosi, pembakaran minyak mengembalikan senyawa organik balik ke CO2

5. Ketaksetimbangan fotosinthesis dan respirasi • Organisme tumbuh secara fototropihically. Fiksasi karbon menjadi karbohidrat>laju respirasi. • Fotosinthesis tumbuhan berchlorophyl merupakan satu bentuk dari fiksasi karbon dengan memanfaatkan air. • Prosesnya bersifat redoks • Air sebagai reduktor : donor elektron • Karbon dioksida sebagai oksidator: receptor elektron.

6. Bermacam tipe chlorophyl • Chlorophyl –a: dalam tumbuhan tingkat tinggi, algae, cyanobacteria. • Chlorophyl lain tidak berwarna hijau :Menyerap cahaya pada panjang gelombang lebih pendek maupun lebih panjang. • Bacteriochlorophyl; pada bakteri hijau dan purple. • Carotenoida: menyerap sinar dan memantulkan warna seperti wortel.

7. Degradasi • Senyawa hasil fotosintesis dapat terdegradasi oleh organisme menghasilkan CO2 atau CH4. • Bakteri methanogenik dapat menghasilkan methana di tanah (permukaan). • CO2 dapat dihasilkan baik secara fermentasi maupun respirasi anaerobik, dan tentu respirasi aerobik. Dan tentu saja methane dalam lingkungan aerobik bisa dioksidasi menjadi CO2.

8. Pemanfaatan biomarker. • Minyak bumi merupakan materi organik yang lolos dari siklus karbon, karena terpendam dalam sedimen. • Area terpendamnya minyakbumi diramalkan dengan methoda mapping yg melibatkan geologi, geofisik dan geokimia (Demaison, 1984:The Generative bassin concept. Dalam: Petroleum Geochemistry and Bassin Evaluation .Editor: G.J. Demaison dan R.J. Murris) American Associationof Petroleum Geologist Memoir 35, p.1-14. • Biomarker digunakan utk mengkorelasikan minyak satu sama lain , dan terhadap batuan sumbernya. Memperbaiki korelasi reservoir. • Meramal jalur migrasi • Evaluasi maturitas thermal dan biodegradasi (dipermukaan) • Karakteristik lingkungan pengendapan dalam sedimen. • Pemahaman Kinetika pembentukan minyak dan sejarah thermal suatu cekungan.

9. Diagenesis, katagenesis , methagenesis dan Biodegradasi • Struktur Biomarker terawetkan selama sedimentasi dan diagenesis. • Diagenesis: pengaruh stress lingkungan baik secara biologis , fisika dan kimia terhadap senyawa kimia dalam sedimen sebelum perubahan significant akibat panas. • Dalam batuan sedimen yg telah melewati diagenesis, senyawa organiknya berupa kerogen, bitumen, dan sedikit gas. • Kerogen: tak larut dalam proses ekstrasi organik, campuran hasil degradasi senyawa organik berpa campuran maceral. • Maceral: kombinasi mineral (inorganik) dan materi organik berberat molekul sangat tinggi . • Bitumen: snyawa organik berberat molekul relatif rendah dalam sedimen yang dapat diekstrak oleh pelarut organik. • Bitumen dalam bantuan , dapat bermigrasidari batuan sumber ke reservoir.

10. Lanjutan.. • Proses sedimentasi dan pemendaman awal, diagenesis, bisa mendegradasi secara drastis senyawa karbon materi organik • Kuantitas dan kualitas materi organik yg lolos diagenesis menentukan potensi suatu batuan menghasilkan minyak. • Kandungan oksigen (dalam kolom air), sirkulasi air, produktifitas dan laju sedimentasi (Demaison, G.J. dan Moore , G.T, , 1980: Anoxic environment and oil source bed genesis. American Association of Petroleum Geologist Bulletin. Vol 64 p. 1179.) merupakan pemeran utama menentukan kuantitas dan kualitas materi organik yang terawetkan.

11. Lanjutan • Pada kondisi oksik (>2.0ml oksigen/l air) bakteria aerobik dan organisme lain mendegradasi senyawa organik yang sedang setling dari zona euphotik. Proses respirasi ini menaikkan demand oksigen. Selanjutnya sisa organik akan didegradasi secara anaerobik dengan bantuan nitrat dan sulfat. • Pada kondisi anoksik (<0.1 ml oksigen/l air), degradasi aerobik sangat tak berarti. Bioturbasi yang menjadi tanda kehidupan metazoa tak teramati. Tiadanya Bioturbasi mengizinkan pembentukan laminasi sedimen halus, yang merekam siklus pengendapan. Yang teramati pada batuan sumber minyak.

12. Lanjutan • Katagenesis: Proses dimana senyawa organik dalam batuan mengalami pemanasan pada suhu antara 50 sampai 150 celsius pada kondisi tekanan pemendaman selama jutaan tahun.Selama katagenesis, biomarker mengalami perubahan struktur, yg justru digunakan untk memperkirakan saat pematangan dan saat migrasi dari batuan induk ke reservoir. • Biomarker dalam suatu batuan sumber bersifat spesifik, distribusinya dalam bitumen menjadi fingerprint yang digunakan untuk mengkorelasikan dengan minyak dalam reservoir. • Diatas 150 sampai 200, molekul organik dalam batuan sumber akan mengalami cracking menjadi gas yang disebut sebagai mathegenesis. • Biodegradasi dapat terjadi dipermukaan, setelah minyak terangkat. Perubahan dari minyak menjadi aspal merupakan proses bidegradasi yang menghasilkan proses pelapukkan. Terjadinya proses ini dapat diamati oleh biomarker. Karena terdapat beberapa biomarker tak tahan biodegradasi dan tahan bidegradasi.

13. Biomarker • Eglinton dan Calvin (1967) chemical fossils Scientific American vol 261: • Senyawaan yang berasal usul dari organisme hidup • Senyawa organik kompleks • Ditemukan dalam batuan dan sedimen dan strukturnya masih dapat ditelusuri karena sedikit berubah atau tak berubah dibanding saat dalam organisme hidup.