Kimia dan Masyarakat Iqbal Fauzi10508083

Green Chemistry

Kondisi lingkungan Bumi semakin hari semakin memprihatinkan. Sungai tercemar oleh limbah rumah tangga dan limbah industri. Untuk memperbaiki keadaan lingkungan ini manusia membuat sistem perlindungan lingkungan. Keterbatasan sistem kontrol dan evaluasi untuk perlindungan lingkungan semakin disempurnakan sejalan beriringnya waktu sehingga sistem ini menjadi lebih jelas. Proses pelaksanaan perlindungan lingkungan saat ini membutuhkan investasi yang relatif besar, uang dan usaha sehingga dibutuhkan langkah baru yang dapat mempermudah dalam perlindungan lingkungan. Solusi tersebut adalah melalui praktik kimia hijau atau green chemistry.

Green Chemistry atau kimia hijau merupakan istilah yang digunakan secara universal untuk menggambarkan pergerakan menuju proses dan produk kimia yang lebih ramah. Kimia hijau juga dapat didefinisikan sebagai praktek ilmu kimia dan manufaktur dengan cara yang aman, berkesinambungan, dan non-polusi. Praktek ini menggunakan jumlah bahan dan energi yang minimum serta menghasilkan sedikit atau tidak ada bahan limbah. Konsep kimia hijau ini telah muncul di Amerika Serikat sebagai program riset umum yang dihasilkan dari kerjasama interdisiplin tim universitas, penelitian mandiri kelompok, industri, masyarakat ilmiah dan lembaga pemerintah, yang masing-masing memiliki sendiri program yang ditujukan untuk mengurangi polusi. Kimia hijau melakukan pendekatan baru untuk bidang sintesis, pengolahan dan penerapan zat kimia sedemikian rupa sehingga ancaman terhadap kesehatan dan lingkungan terkurangi. Praktek kimia hijau dimulai dengan pengakuan bahwa proses produksi yang hasil akhirnya memiliki sisa produk kimia merupakan hal yang tidak benar. Dalam mencapai tujuannya, kimia hijau dan teknik kimia hijau dapat memodifikasi ataupun mendesain ulang produk dan proses kimia dengan tujuan untuk meminimalkan limbah dan penggunaan bahan yang berbahaya. Pada dasarnya, kimia hijau memanfaatkan pengetahuan kimia yang berlaku untuk proses produksi, penggunaan, dan pembuangan akhir bahan kimia dengan cara meminimalkan penggunaan bahan yang dapat menimbulkan kerusakan pada lingkungan.

Kimia hijau merupakan cara yang yang paling mudah dan memakan biaya yang lebih kecil jika dibandingkan dengan bahaya dan kerusakan lingkungan yang potensial diperhitungkan. Kimia hijau memiliki prinsip yang mengatur tata cara penggunaan senyawa kimia baru, metode sintesis baru dan proses teknologi baru. Prinsip utama dari ide dasar kimia hijau berguna melindungi lingkungan dari pencemaran.Prinsip kimia hijau tersebut menurut J. Curylo dan J. Namieoenik adalah sebagai berikut.

1. Pencegahan: Lebih baik untuk mencegah limbah daripada menanggulangi atau membersihkan limbah setelah telah dibuat.

2. Metode sintetis seharusnya didesain untuk memaksimalkan penggabungan dari semua bahan yang digunakan dalam proses menjadi produk akhir.

3. Kimia sintesis yang kurang berbahaya: Apabila dapat dilaksanakan, metode sintetik harus dirancang untuk menggunakan dan menghasilkan zat yang memiliki sedikit atau tidak toksisitas terhadap kesehatan manusia dan lingkungan.

4. Mendesain keamanan bahan kimia: Produk kimia seharusnya didesain yang meminimalkan toksisitas.

5. Pelarut yang ramah lingkungan: Penggunaan zat tambahan (misalnya pelarut, pemisahan agen) harus dibuat tidak berbahaya bila digunakan.

6. Perencanaan efisiensi energi: Energi yang digunakan dalam proses kimia harus memerhatikan penggunaannya terhadap dampak lingkungan dan ekonomi serta jumlahnya harus diminimalkan.

7. Penggunaan bahan baku terbarukan: menggunakan bahan mentah atau bahan baku yang terbarukan.8. Mengurangi derivatif: Derivatisasi yang tidak dikehendaki harus diminimalkan atau dihindari, karena langkah-langkah tersebut akan membutuhkan tambahan reagen dan dapat menghasilkan limbah.

9. Katalisis: reagen katalis seharusnya lebih unggul untuk reagen stoikiometri.

10. Desain untuk degradasi: Produk kimia seharusnya didesain dapat terurai menjadi produk yang tidak berbahaya.

11. Real-time analisis untuk pencegahan polusi: metodologi Analisis perlu dikembangkan lebih lanjut untuk memungkinkan tindakan real-time, monitoring dalam proses dan kontrol sebelum pembentukan zat berbahaya.

12. Inheren yang aman untuk pencegahan kecelakaan: Zat dan bentuk bahan yang digunakan dalam proses kimia harus dipilih untuk meminimalkan potensi untuk kecelakaan kimia, termasuk ledakan dan kebakaran.

Berdasarkan penjelasan prinsip kimia hijau di atas produk kimia yang ideal memiliki sifat Dapat terurai oleh mikroorganisme.

Dapat mengikuti siklus 3R (reuse, recycle, and reduce).

Produk dan proses produksinya sedikit akan bahaya.

Produk kimia dihasilkan oleh proses produksi kimia oleh industri kimia. Industri kimia merupakan sumber limbah terbesar yang mencemari lingkungan. Proses industri kimia kini mulai menggunakan prinsip green chemistry. Hal ini dimulai pada tahun 1991, yaitu oleh P.T. Anastas, dalam program khusus yang diluncurkan oleh AS Lingkungan Protection Agency (EPA), untuk melaksanakan pembangunan dalam kimia dan teknologi kimia industri, akademisi dan pemerintah yang berkelanjutan. Sejak saat itu, kajian ilmiah mengenai green chemistry mulai berkembang. Perkembangan yang cukup pesat akan konsep kimia hijau menghasilkan suatu konferensi. Konferensi pertama yang menyoroti kimia hijau diselenggarakan di Washington pada tahun 1997. Sejak saat itu, beberapa bahan komersial yang digunakan diklasifikasikan sebagai bahan yang berbahaya. Tetapi, sekarang jelas bahwa tingkat pencemaran bahan kimia jauh lebih tinggi sehingga cukup bahaya bagi kesehatan manusia atau lingkungan.

Green chemistry cukup membantu dalam memfokuskan untuk meningkatkan minat dalam mengembangkan proses dan produk yang lebih ramah lingkungan. Contohnya penelitian di Eropa pada 1980-an mengenai green chemistry yaitu merancang sistem katalitik baru untuk menggantikan proses yang cukup boros dalam sintetik transformasi, termasuk reaksi Friedel-Crafts, oksidasi, dan berbagai reaksi pembentukan lainnya.

Industri kimia secara pasti dalam produksinya menghasilkan suatu sisa hasil produksi atau biasa disebut limbah. Limbah tersebut memerlukan biaya dalam penanganannya. Biaya pengolahan limbah untuk sebuah perusahaan manufaktur kimia yang diperlukan cukup tinggi. Biaya dan tekanan lainnya kini nyata di seluruh rantai pasokan untuk produk kimia - dari meningkatnya biaya bahan baku, seperti ketersediaan minyak bumi menjadi lebih langka sehingga harga bahan baku meningkat.

Di Indonesia, konsep pengelolaan limbah sudah diterapkan menggunakan SML yaitu sistem manajemen lingkungan. Namun ternyata sistem ini masih memiliki kekurangan dalam hal mengelola bahan baku produk sehingga pemerintah membuat suatu kebijakan yang lebih mengikat akan kepedulian menjaga kelestarian lingkungan dan penerapakan konsep kimia hijau. Kebijakan ini disebut PROPER. PROPER adalah singkatan dari Program Penilaian Peringkat Kinerja Perusahaan yang merupakan instrumen kebijakan alternatif untuk mendorong penaatan dan kepedulian perusahaan dalam pengelolaan lingkungan hidup melalui penyebaran informasi tingkat kinerja penaatan perusahaan kepada publik dan stakeholder (public information disclosure).

PROPER memiliki punish dan reward berupa tingkatan reputasi industri. Ada lima tingkatan reputasi, yaitu emas, hijau, biru, merah dan hitam. Berikut ini penjelasan untuk masing-masing reputasi:

Emas: Telah secara konsisten menunjukkan keunggulan lingkungan (environmental excellency) dalam proses produksi dan/atau jasa, melaksanakan bisnis yang beretika dan bertanggung jawab terhadap masyarakat. Hijau: Telah melakukan pengelolaan lingkungan lebih dari yang dipersyaratkan dalam peraturan (beyond compliance) melalui pelaksanaan sistem pengelolaan lingkungan, pemanfaatan sumberdaya secara efisien melalui upaya 4R (Reduce, Reuse, Recycle dan Recovery), dan melakukan upaya tanggung jawab sosial (CSR/Comdev) dengan baik.

Biru: Telah melakukan upaya pengelolaan lingkungan yang dipersyaratkan sesuai dengan ketentuan dan/atau peraturan perundang-undangan yang berlaku.

Merah: Upaya pengelolaan lingkungan yang dilakukan belum sesuai dengan persyaratan sebagaimana diatur dalam peraturan perundang-undangan dan dalam tahapan melaksanakan sanksi administrasi.

Hitam: Secar sengaja melakukan perbuatan atau melakukan kelalaian yang mengakibatkan pencemaran dan/atau kerusakan lingkungan serta pelanggaran terhadap peraturan perundang-undangan yang berlaku atau tidak melaksanakan sanksi administrasi.Dalam kebijakan PROPER tersebut, suatu industri harus mengatur proses produksi menggunakan prinsip kimia hijau. Proses penyediaan bahan baku hingga pendistribusian sisa produksi harus memiliki prosedur kerja yang jelas dan tidak mencemari lingkungan.Dalam beberapa proses kimia industri, limbah tidak hanya berupa produk tetapi juga reagen yang digunakan untuk produksi. Limbah ini dapat menyebabkan ancaman terhadap lingkungan. Resiko paparan untuk senyawa kimia berbahaya yang memiliki ambang batas dapat diminimalkan dengan menggunakan alat pelindung seperti kacamata, masker, dan baju pelindung. Menurut prinsip-prinsip kimia hijau, ancaman tersebut bisa dihilangkan dalam cara sederhana yaitu dengan menggunakan bahan baku yang aman untuk proses produksi kimia.

Penerapan prinsip kimia hijau yaitu mengganti reagen yang berbahaya dengan reagen yang tidak berbahaya mulai dilaksanakan. Misalnya, asam adipat digunakan untuk produksi nilon, poliuretan, pelumas dan plasticizer menggunakan substrat benzen. Benzene - senyawa dengan sifat karsinogenik - adalah substrat standar yang digunakan untuk produksi asam ini. Penerapan konsep kimia hijau menginspirasi kimiawan dari Universitas Negeri Michigan mengembangkan sintesis asam adipat menggunakan substrat yang kurang beracun, contohnya glukosa. Glukosa selain tidak beracun, merupakan senyawa yang mudah diperbaharui. Green chemistry mencoba untuk memanfaatkan bahan baku terbarukan sebagai bahan baku.

Dari sudut pandang kimia hijau, pembakaran bahan bakar yang diperoleh dari bahan baku terbarukan lebih disukai daripada pembakaran bahan bakar fosil yang merupakan sumber energi yang terbatas. Sebagai contoh, banyak kendaraan di seluruh dunia menggunakan bahan bakarnya adalah solar. Sedangkan semakin lama, sumber daya biodiesel yang ada semakin berkurang. Hal ini membuat beberapa peneliti dengan konsep kimia hijau mencari alternatif minyak untuk pengganti biodiesel yaitu minyak yang dihasilkan dari tanaman budidaya, misalnya kedelai dan kacang-kacangan. Minyak nabati ini diproses mengikuti reaksi seperti di bawah ini:

Keuntungan menggunakan minyak biodiesel dari tanaman budidaya adalah sumber daya energi terbarukan serta pembakaran biodiesel tidak menghasilkan senyawa belerang dan pada umumnya tidak meningkatkan jumlah karbon dioksida di atmosfer. Hal ini lebih ramah lingkungan daripada minyak biodiesel yang diperoleh dalam pengolahan minyak bumi. Namun, yang perlu diperhatikan adalah perebutan penggunaan tanaman budidaya (misal kedelai) dengan kebutuhan manusia. Jangan sampai solusi alternatif ini menjadi solusi bagi permasalahan energi namun memberikan masalah baru bagi manusia.

Kimia hijau sesuai dengan prinsipnya yakni menggunakan senyawa yang tidak berbahaya dalam proses produksi kimia. Salah satu fokus perbaikannya adalah penggunaan pelarut organik. Ancaman besar untuk lingkungan adalah pelarut organik yang digunakan hampir semua proses sintesis. Pelarut organik ini dilepaskan ke lingkungan hidup dengan proses penguapan, khususnya dalam kasus senyawa organik volatil (VOC). Emisi senyawa pelarut organik ini mencemari lingkungan karena dalam sintesis jumlah pelarut pasti lebih banyak daripada reagen. Solusi dari kimia hijau mengenai permasalahan ini mengganti senyawa VOC oleh media yang tidak berbahaya bagi manusia dan lingkungan. Penggunaan cairan superkritis fluida dalam kimia proses dapat dijadikan sebagai solusi atas permasalahan pelarut organik. Istilah "cairan superkritis" meliputi fase zat dalam keadaan cairan dan gas pada suhu dan tekanan tinggi dari suhu kritis dan tekanan. Hal ini dapat dilihat dari gambar di bawah ini.

Di atas titik kritis, batas fase cair-uap mulai menghilang. Kompresibilitas cairan superkritis yang cukup tinggi di sekitar titik kritis membuat cairan ini mudah untuk menyesuaikan kemampuan melarutkan dengan perubahan suhu atau tekanan yang relatif kecil. Sehingga cairan superkritis mampu melarutkan berbagai senyawa dengan polaritas yang berbeda dan molekul massa. Di antara banyak kemungkinan cairan superkritis yang ada, hingga saat ini cairan superkritis karbon dioksida dan cairan superkritis air merupakan cairan yang memenuhi tuntutan perkembangan kimia hijau.

Karbon dioksida merupakan cairan fluida superkritis yang paling sering digunakan sebagai media untuk reaksi. Keunggulan dari cairan superkritis ini adalah mudah dan murah. Penggunaan cairan ini sebagai pengganti pelarut organik memberikan penghematan energi yang cukup besar. Hal ini terjadi karena titik kritis cairan ini mudah dicapai. Karbon dioksida sebagai fluida superkritis mampu melarutkan senyawa berbagai polaritas, yaitu non-polar dan beberapa polar (misalnya metanol, aseton) seperti pelarut fluorokarbon. Penemuan surfaktan yang memiliki aktivitas permukaan yang cukup tinggi di cairan superkritis karbon diokasida memberikan solusi yang baru bagi perubahan cara pembersihan pakaian di industri tekstil maupun pembersihan pada industri logam.

Selain dari pelarut organik yang dapat mencemari lingkungan, ternyata analisis terhadap suatu pencemaran lingkungan turut serta menyumbang emisi polutan dalam jumlah yang cukup besar. Hal ini terkait dengan adanya kebutuhan senyawa kimia dalam jumlah tertentu dalam prosedur kerja yang diterapkan. Oleh karena itu, perlu adanya upaya yang memperkenalkan aturan kimia hijau ke laboratorium kimia. Sehingga percobaan yang dilakukan dapat lebih efisien dalam penggunaan reagennya. Selain itu juga, perlu dilakukannya analisis terhadap metode analisis yang digunakan, biaya pengukuran, parameter analisis terhadap dampaknya kepada lingkungannya. Berikut ini teknik analitis langsung sebagai contoh khas prosedur yang lebih ramah bagi lingkungan, yaitu:

X-ray fluorescence

surface acoustic wave (SAW) ,digunakan selama penentuan senyawa organik volatil (VOC)

Immunoassay

Selain teknik analisis di atas, terdapat juga teknik analisis yang jumlah reagen dan pelarut yang digunakan memiliki ambang batas pemakaian. Contoh teknik ini adalah ekstraksi fasa padat (SPE), ekstraksi pelarut dipercepat (ASE), microextraction fasa padat (SPME), microextraction cair-cair (MLLE), ekstraksi ultrasonik, ekstraksi cairan superkritis (SFE), ekstraksi dalam alat Soxhlet otomatis dan ekstraksi pestisida dari sampel tanah dengan menggunakan ekstraksi pelarut. Prosedur ini memiliki cukup banyak keuntungan dibandingkan dengan teknik ekstraksi klasik yang digunakan untuk ekstraksi analit dari matriks kompleks. Keuntungan utama dari prosedur seperti ini adalah mengurangi pelarut yang digunakan (sampai 95%), memperpendek waktu analisis (dari 16 jam menjadi 10 menit), dan penghematan energi (pemanasan sel ekstraksi ASE instrumen untuk 100 C sebesar 10 menit dibandingkan untuk 16 jam pemanasan piring di Soxhlet).

Penerapan konsep kimia hijau dalam merancang metode analisis merupakan kunci untuk mengurangi dampak negatif dari kimia analitik terhadap lingkungan. Dengan pengetahuan yang selalu berkembang yang dipadukan dengan kebutuhan akan penerapan konsep kimia hijau akan mendapatkan metode analisis yang memiliki sensitivitas, presisi dan akurasi yang baik tanpa menimbulkan zat berbahaya dalam analisis lingkungan.

Proses pelaksanaan praktik kimia hijau meliputi pendidikan, penelitian, dan aplikasi komersial di seluruh pasokan rantai untuk bahan kimia. Kimia hijau dapat dicapai dengan menerapkan teknologi ramah lingkungan. Konsep kimia hijau dapat diterima secara luas dalam proses kimia dan sangat penting untuk pembangunan yang berkesinambungan untuk keberlangsungan kehidupan umat manusia. Hal ini juga penting untuk menyadari bahwa kimia hijau merupakan sesuatu yang harus diambil dan diterapkan secara serius oleh pemerintah dalam menjaga kelestarian alam. Aspek pendidikan sangat penting agar suatu sistem dapat dipahami dan diterapkan dengan baik. Pendidikan merupakan bidang yang penting dalam popularisasi untuk memahamkan konsep kimia hijau. Kesadaran akademisi dan penggiat lingkungan hidup yang semakin tinggi yang diiringi oleh gerakan yang mem-bumi-kan manusia harus peduli lingkungan baik segi pengelolaan limbah maupun penghematan energi.

Green chemistry bukanlah cabang ilmu yang baru. Green chemistry merupakan pendekatan filosofis baru yang dapat diaplikasikan sehingga memberi kontribusi terhadap pembangunan berkelanjutan. Kimia hijau tidak hanya diterapkan pada pengolahan dan sintesis zat, tetapi juga dalam penggunaan senyawa kimia. Upaya maksimal masih dilakukan untuk merancang suatu proses terhadap senyawa non-polusi sebagai bahan awal sehingga tidak menyebabkan pencemaran lingkungan. Selain itu, keberhasilan kimia hijau tergantung pada pelatihan dan pendidikan generasi penerus. Mahasiswa di semua tingkatan harus diperkenalkan kepada filosofi dan praktek kimia hijau. Begitu juga masyarakat harus pula dibimbing dalam menerapkan konsep kimia hijau ini.

Sumber:Stanley E. Manahan. 2006. Green Chemistry. Columbia: ChemChar Research, Inc.

Slide presentasi mengenai PROPER1