Berbagi pengetahuan, dari mana saja, dari siapa saja, untuk semua

Apa dan Mengapa “Green Chemistry”?

Ledakan penduduk dunia yang semakin meningkat, ketersediaan sumber daya alam yang semakin menipis, meningkatnya polusi, perubahan iklim, dan berbagai alasan senada lainnya telah memaksa para ilmuwan, khususnya kimiawan berpikir keras bagaimana alam ini tetap seimbang, sejuk, aman, dan berkelanjutan untuk dinikmati anak cucu kita kelak. Di sisi lain, kimia kadang disalahartikan hanya berkutat dengan penggunaan reagent berbahaya untuk mencetak suatu produk lewat proses fabrikasi di industri dan menghasilkan limbah yang tidak bersahabat. Sebagai contohnya, industri obat, tekstil, peleburan logam, pembuatan senjata dan bom atom, serta proses pengilangan minyak.

Apakah benar kimia hanya berperan layaknya monster yang siap mengikis kehidupan yang hijau nan segar? Di sini kita akan ketahui betapa pentingnya peran green chemistry (kimia yang bersahabat dengan alam).  

Ed08-kimia-1Green chemistry, juga dikenal sebagai sustainable chemistry atau kimia yang berkelanjutan, adalah desain produk dan proses kimia yang mengurangi atau menghilangkan penggunaan maupun produksi zat berbahaya. Green chemistry berlaku di seluruh siklus hidup dari produk kimia, termasuk desain, manufaktur, sampai pada penggunaannya.

Teknologi green chemistry memberikan sejumlah manfaat, antara lain  mengurangi limbah, mengurangi biaya perawatan pipa yang mahal, produk yang lebih aman, mengurangi penggunaan energi dan sumber daya alam tak terbarukan, dan meningkatkan daya saing pabrik kimia terhadap pelanggan mereka. Berikut ini kita bahas beberapa prinsip green chemistry yang paling penting.

Cegah produksi limbah

Prinsip ini terkait dengan kemampuan kimiawan untuk merancang ulang transformasi kimia untuk meminimalkan produksi limbah berbahaya yang sangat penting dalam pencegahan polusi. Dengan mencegah munculnya banyak sampah, kita meminimalkan bahaya yang berhubungan dengan limbah, transportasi,  penyimpanan, dan perawatan.

Maksimalkan ekonomi atom

“Ekonomi atom” adalah sebuah konsep yang dikembangkan oleh Barry Trost dari Stanford University untuk mengevaluasi efisiensi transformasi kimia. Mirip dengan perhitungan hasil, ekonomi atom merupakan rasio dari total massa atom dalam produk yang diinginkan dengan massa total atom pada reaktan. Ekonomi atom memilih transformasi yang menggabungkan sebagian besar bahan awal ke dalam produk lebih efisien dan meminimalkan limbah.

Desain sintesis dan produk kimia yang aman

Metode sintesis seharusnya didesain untuk menggunakan dan menghasilkan zat yang memiliki kadar sekecil mungkin atau bahkan tidak beracun terhadap kesehatan manusia dan lingkungan. Semaksimal mungkin diupayakan pula untuk tidak menggunakan zat tambahan (misalnya, pelarut dan agen pemisah). Penggunaan pelarut biasanya mengarah ke produksi limbah. Oleh karena itu, penurunan volume pelarut atau bahkan penghapusan pelarut secara menyeluruh akan lebih baik. Pada kasus ketika pelarut diperlukan, hendaknya perlu diperhatikan penggunaan pelarut yang aman.

Tingkatkan efisiensi energi

Kebutuhan energi dalam proses kimia harus diakui berdampak pada lingkungan dan ekonomi, sehingga perlu ada upaya efisiensi energi. Jika memungkinkan, metode sintesis dan pemurnian harus dirancang untuk suhu dan tekanan ruang sehingga biaya energi yang berkaitan dengan suhu dan tekanan yang ekstrem dapat ditekan.

Gunakan bahan baku terbarukan

Bila memungkinkan, transformasi kimia harus dirancang untuk memanfaatkan bahan baku yang terbarukan. Contoh bahan baku terbarukan termasuk produk pertanian atau limbah dari proses lainnya. Contoh bahan baku tak terbarukan termasuk bahan baku yang ditambang atau dihasilkan dari bahan bakar fosil (minyak bumi, gas alam, dan batubara).

Hindari penggunaan bahan kimia derivatif

Derivatisasi yang tidak perlu (penggunaan kelompok “blocking”, proteksi/deproteksi, modifikasi sementara proses fisika/kimia) harus dikurangi atau dihindari, karena langkah-langkah seperti ini membutuhkan reagent tambahan dan dapat menghasilkan limbah. Transformasi sintesis yang lebih selektif akan menghilangkan atau mengurangi kebutuhan untuk proteksi gugus fungsi. Selain itu, urutan sintesis alternatif dapat menghilangkan kebutuhan untuk mengubah gugus fungsi dengan adanya gugus fungsi lain yang lebih sensitif.

Ed08-kimia-3

Gunakan katalis

Secara stoikiometri, katalis dengan selektivitas yang tinggi memang lebih unggul dalam reaksi. Katalis dapat memainkan beberapa peran dalam proses transformasi, antara lain dapat meningkatkan selektivitas reaksi, mengurangi suhu transformasi, meningkatkan tingkat konversi produk, dan mengurangi limbah reagent (karena mereka tidak dikonsumsi selama reaksi). Dengan mengurangi suhu, kita dapat menghemat energi dan berpotensi menghindari reaksi samping yang tidak diinginkan.

Ed08-kimia-4

Desain produk yang terdegradasi

Produk kimia seharusnya didesain hingga pada akhir fungsinya nanti dapat terurai menjadi produk terdegradasi yang tidak berbahaya ketika dilepaskan ke lingkungan. Di sinilah arti pentingnya sintesis biomaterial sehari-hari yang biodegradable, misalnya biopolimer dan plastik ramah lingkungan.

Analisis real-time untuk mencegah polusi

Selalu penting untuk memonitor kemajuan reaksi untuk mengetahui kapan reaksi selesai atau untuk mendeteksi munculnya produk samping yang tidak diinginkan. Bila memungkinkan, metodologi analitis harus dikembangkan dan digunakan untuk pemantauan setiap saat (real-time) pada proses dan kontrol untuk meminimalkan pembentukan zat berbahaya.

Minimalkan potensi kecelakaan

Salah satu cara untuk meminimalkan potensi kecelakaan kimia adalah memilih pereaksi dan pelarut yang memperkecil potensi ledakan, kebakaran, dan kecelakaan yang tak disengaja. Risiko yang terkait dengan jenis kecelakaan ini kadang-kadang dapat dikurangi dengan mengubah bentuk (padat, cair, atau gas) atau komposisi dari reagent.

Dewasa ini sudah banyak sekali penelitian yang mengarah/berbasis pada aspek sustainabilitas ini. Sebagai contoh, usaha untuk menemukan energi terbarukan, antara lain energi surya, energi bahan bakar yang berbasis hidrogen, dan biogas, termasuk proses penyimpanannya pada jangka panjang. Penggunaan green solvent, green catalyst, termasuk di dalamnya biokatalis yang bisa dipakai ulang, mekanisme sintesis yang dirancang ramah lingkungan, begitu pula upaya memaksimalkan atau memanfaatkan kembali limbah sebagai bahan baku bermanfaat di masa depan adalah usaha-usaha para ilmuwan untuk terwujudnya bumi yang hijau.

Bahan bacaan:

Penulis:
Witri Wahyu Lestari, dosen kimia di UNS Solo, doktor bidang kimia anorganik dari Leipzig University, Jerman.
Kontak penulis: uwitwl(at)yahoo(dot)com.