Green Chemistry atau "Kimia Hijau"

Oleh: @J10Faishal

Green chemistry atau “kimia hijau” merupakan bidang kimia yang berfokus pada pencegahan polusi. Pada awal 1990-an, green chemistry mulai dikenal secara global setelah Environmental Protection Agency (EPA) mengeluarkan Pollution Prevention Act yang merupakan kebijakan nasional untuk mencegah atau mengurangi polusi. Green chemistry merupakan pendekatan untuk mengatasi masalah lingkungan baik itu dari segi bahan kimia yang dihasilkan, proses ataupun tahapan reaksi yang digunakan. Konsep ini menegaskan tentang suatu metode yang didasarkan pada pengurangan penggunaan dan pembuatan bahan kimia berbahaya baik itu dari sisi perancangan maupun proses. Bahaya bahan kimia yang dimaksudkan dalam konsep green chemistry ini meliputi berbagai ancaman terhadap kesehatan manusia dan lingkungan, termasuk toksisitas, bahaya fisik, perubahan iklim global, dan penipisan sumber daya alam.

PENERAPAN KIMIA HIJAU

Para ahli kimia dapat mengakses berbagai sumber informasi mengenai potensi bahaya molekul zat kimia yang akan dirancang dan zat pendukung yang akan dipilih. Saat ini para ahli kimia hijau sudah terlatih untuk mengintegrasikan berbagai informasi tersebut untuk merancang molekul dengan menghindari atau mengurangi sifat racun/toksik dari molekul tersebut. Sebagai contoh, mereka mungkin merancang molekul yang cukup besar ukurannya sehingga tidak dapat menembus jauh ke dalam paru-paru manusia atau hewan, yaitu tempat efek toksik dapat terjadi. Cara lain adalah mengubah sifat-sifat suatu molekul untuk mencegah absorpsi oleh kulit atau untuk memastikan molekul tersebut akan mudah terurai di lingkungan

.

Sumber: Institute for Agricultural and Trade Policy, 2007

Gambar 1. Manfaat Pendekatan Kimia Hijau 

Dengan kemajuan di bidang teknologi pembuatan partikel nano, maka perlu diperhatikan atau dibuat peraturan untuk mengurangi dampak kesehatan dan lingkungan yang disebabkan partikel nano ini termasuk aplikasi teknologi dan partikel nano di dunia kedokteran, seperti pencitraan, pemberian obat, disinfektasi, dan perbaikan jaringan (Albrecht, Evans, & Raston, 2006). Partikel nano ini dapat masuk ke tubuh manusia melalui paru, usus besar, kulit, serta dapat masuk ke jaringan otak yang kemungkinan besar dapat menimbulkan masalah kesehatan, meskipun penelitian mengenai ini belum tuntas. Aturan dan regulasi terkait nano partikel dan kesehatan serta lingkungan perlu dikembangkan berdasarkan 12 prinsip kimia hijau. Albrechts et al., (2006) menguraikan dampak nano partikel dan berbagai kemungkinan alternatif yang tidak berbahaya bagi kesehatan dan lingkungan untuk pemanfaatan nano partikel di berbagai aspek kehidupan. Manfaat pendekatan kimia hijau adalah mengurangi berbagai risiko pada siklus produksi dan pemanfaatan zat kimia (Gambar 1). Pendekatan pembaharuan berkelanjutan dalam hal penemuan atau inovasi akan membawa kepada proses dan produk yang aman di dalam ekosistem alami, dan mudah terurai, sehingga menjadi zat gizi untuk alam atau dapat didaur ulang. 

CAT RAMAH LINGKUNGAN ,Senyawa organik yang mudah menguap atau volatile organic compounds (VOC) biasa diidentifikasi sebagai bau sesuatu yang baru dicat, bersifat berbahaya bagi kesehatan dan lingkungan. Sejak dulu ada cat yang larut dalam air berbentuk bubuk, tetapi tidak mudah didapat. Perusahan cat di Inggris berhasil membuat cat yang sedikit sekali atau tidak mengandung VOC tetapi tetap menarik, misalnya cat yang berbasis pelarut dari tanaman yang tidak berbau, mudah dibersihkan, dan berdaya tutup yang baik. Cat-cat yang diiklankan di Indonesia juga sudah mulai memperhatikan keamanan terhadap kesehatan dan lingkungan. 

PLASTIK RAMAH LINGKUNGAN,Sudah ada produk-produk plastik yang berbahan dasar gula dari tanaman hasil pertanian yang terbarukan, seperti jagung, kentang, dan gula dari buah bit, untuk mulai menggantikan plastik yang berasal dari petroleum. Beberapa perusahaan di negara maju telah menghasilkan produk-produk plastik yang ramah lingkungan. Sebagai contoh, perusahaan di Amerika yang memasarkan polimer PLA dari tumbuhan yang berasal dari jagung, digunakan dalam kemasan makanan dan minuman. Perusahaan ini juga berhasil membuat serat yang berasal dari jagung dinamakan Ingeo dan digunakan untuk membuat selimut serta hasil tekstil lain. Pabrik yang memakai polimer PLA sebagai bahan dasarnya juga mengintegrasikan prinsip-prinsip kimia hijau termasuk dalam memilih zat warna untuk produkproduk mereka. Di Amerika Serikat, terdapat perusahaan yang mengganti bahan penguat karpet yang biasanya terdiri atas aspal, polivinil klorida (PVC), dan poliuretan, dengan resin poliolefin, yang berasal dari tanaman dan lebih rendah toksisitasnya. Karpet jenis ini memiliki daya rekat yang tinggi dan tidak mudah menyusut. Saat ini karpet yang ramah lingkungan ini telah digunakan untuk bangunan rumah, sekolah, rumah sakit, dan kantor. 

Saat ini sudah ada Pedoman Pemanfaatan Biomaterial Berkelanjutan (Sustainable Biomaterials Guidelines) yang memberi arahan untuk pendekatan komprehensif terhadap siklus produksi, pemanfaatan dan pengolahan limbah untuk praktik pertanian sampai dengan daur ulang dan pembuatan pupuk. Pedoman tersebut memberi saran bagaimana mengolah limbah tumbuhan seperti kayu, rumput kering, tanaman, dan berbagai bahan mentah pertanian untuk dimanfaatkan kembali. Pedoman tersebut sesuai dengan prinsip kimia hijau yang ke tujuh yaitu memanfaatkan bahan baku pertanian yang dapat didaur ulang, seperti yang digambarkan pada Gambar 2. Prinsip ini mendasari usaha para ahli kimia untuk memanfaatkan material yang dapat diperbaharui, seperti bahan bakar biogas dan pakan ternak, menghemat penggunaan energi, dan memproduksi zat-zat kimia yang ramah lingkungan pada pengolahan bahan makanan.

 

Gambar 2: Siklus Tertutup pada Pendekatan Kimia Hijau pada Usaha

Bahan Pangan 

ADOPSI PENDEKATAN KIMIA HIJAU PADA TINGKAT INDUSTRI

Banyak usaha yang mulai memperhatikan pendekatan kimia hijau. Perusahaan bangunan memanfaatkan bahan bangunan yang ramah lingkungan dan menghindari bahan yang terbukti berbahaya bagi kesehatan seperti asbes. Usaha pencucian baju atau laundry juga sudah mengganti pelarut bahan kimia untuk dry cleaning, dari Perchloroethylene (PERC) – Cl₂C=CCl₂ –, dengan CO₂ cair dan surfaktan (Dhage, 2013). PERC terbukti berbahaya bagi air tanah dan diduga bersifat karsinogenik, seperti hampir semua pelarut yang mengandung halogen. 

Penggantian zat pemutih kertas, yaitu gas klorin (Cl₂), untuk menghilangkan zat lignin, dengan peroksida (H₂O₂) bersama katalisator TAML (Dhage, 2013). Gas klorin ternyata bereaksi dengan lignin membentuk dioksin, seperti 2,3,4-tetrachlorodioksin dan furan terklorinasi. Zat tersebut merupakan zat berbahaya bagi kesehatan karena menjadi polutan pada rantai makanan untuk pakan ternak yang menghasilkan daging atau ikan terkontaminasi dioksin. Dengan katalis TAML memungkinkan H₂O₂ untuk mengurai lebih banyak lignin dalam waktu yang lebih singkat. Sistem pemutihan ini juga digunakan di usaha laundry karena ternyata dapat mengurangi jumlah pemanfaatan air.

Bubuk dari biji asam jawa (tamarind seed kernel powder) yang merupakan limbah produk pertanian, dapat dijadikan zat yang efektif untuk menjernihkan air buangan rumah tangga dan industri (Dhage, 2013). Bubuk biji asam jawa bersifat non-toksik, mudah terurai secara alami, hemat biaya, dapat menggantikan garam Al (alumunium) atau alum yang biasa digunakan untuk mengolah air limbah. Zat alum ini terbukti meningkatkan jumlah ion berbahaya dalam air olahan itu dan dapat menyebabkan penyakit seperti alzheimer (pikun/dementia). Hasil penelitian membuktikan bahwa bubuk biji asam jawa cukup ekonomis sebagai flokulan yang kinerjanya setara dengan K₂SO₄Al₂(SO4)₃.24H₂O (potash alum) yang biasa dipakai pada penjernihan air

12  PRINSIP KIMIA HIJAU

1. Mencegah timbul limbah,Lebih baik mencegah daripada menanggulangi limbah

2. Desain produk bahan kimia aman,Mampu mendesain bahan kimia yang aman dengan target utama mencari nilai optimum agar produk bahan kimia memiliki kemampuan dan fungsi yang baik akan tetapi juga aman (toksisitas rendah). Caranya adalah dengan mengganti gugus fungsi atau dengan cara menurunkan nilai bioavailability.

3. Desain proses sintesis aman,Metode sintesis didesain untuk menggunakan dan menghasilkan zat dengan toksisitas rendah atau tidak berbahaya bagi kesehatan manusia dengan meminimalkan paparan atau bahaya penggunaan bahan kimia tersebut.

4. Bahan baku terbarukan,Bahan mentah atau bahan baku harus bersifat terbarukan bukan bahan habis pakai yang akan terus menipis dan mahal secara ekonomis

5. Katalis,katalis berperan pada peningkatan selektifitas, mampu mengurangi penggunaan reagen, dan mampu meminimalkan penggunaan energi dalam suatu reaksi.

6. Mengurangi proses derivitasi,Derivatisasi yang tidak diperlu (gugus pelindung, proteksi/deproteksi, dan modifikasi sementara) pada proses fisika ataupun kimia harus diminimalkan atau sebisa mungkin dihindari karena pada setiap tahapan derivatisasi memerlukan tambahan reagen yang nantinya memperbanyak limbah.

7. Efisiensi atom,Metode sintesis harus didesain untuk memaksimalkan penggabungan semua bahan yang digunakan dalam proses untuk menjadi produk akhir

8. Pelarut dan zat tambahan aman,Penggunaan zat zat tambahan (pelarut, agen pemisah dan sebagainya) dibuat sedapat mungkin tidak berbahaya bila digunakan

9. Efisiensi Energi,Energi untuk proses kimia harus aman dan dampak lingkungan dengan ekonomisnya diminimalkan

10. Desain untuk mudah degradasi,Bahan kimia harus didesain dengan mempertimbangkan aspek lingkungan, sehingga  bahan kimia harus mudah terdegradasi dan tidak terakumulasi di lingkungan (sintesis biodegradable plastik, bioderadable polimer, serta bahan kimia lainya).

11. Analisis langsung untuk mengurangi pencemaran,Metode analisis yang dilakukan secara real-time dapat mengurangi pembentukan produk samping yang tidak diinginkan.Ruang lingkup ini berfokus pada pengembangan metode dan teknologi analisis yang dapat mengurangi penggunaan bahan kimia yang berbahaya dalam prosesnya.

12. Meminimalisasi potensi kecelakaan,Bahan kimia yang digunakan dalam reaksi kimia harus dipilih sedemikian rupa sehingga potensi kecelakaan yang dapat mengakibatkan masuknya bahan kimia ke lingkungan, ledakan dan api dapat dihindari.

Pendekatan kimia hijau adalah usaha penerapan prinsip penghilangan dan pengurangan senyawa berbahaya melalui usaha perancangan, produksi, dan penerapan produk kimia. Pendekatan kimia hijau berusaha meminimalisir zat berbahaya, pemanfaatan katalis yang aman untuk reaksi dan proses kimia, penggunaan reagen yang tidak beracun, penggunaan sumber daya yang dapat diperbaharui, peningkatan efisiensi pada tingkat atom, dan penggunaan pelarut yang ramah lingkungan. Usaha untuk menerapkan kimia hijau untuk menghasilkan produk industri untuk bangunan dan penggantian zat kimia berbahaya yang digunakan pada berbagai industri dan kesehatan telah dilakukan. Berbagai peraturan mengenai penerapan kimia hijau pada tingkat dunia dan Indonesia telah dibuat. Perlu pengawasan ketat untuk penerapan pendekatan kimia hijau ini untuk mencegah bahaya terhadap kesehatan dan lingkungan. Masih banyak usaha yang perlu dilakukan untuk meningkatkan penelitian, pendidikan, kebijakan, dan penerapan kimia hijau terutama tentang penerapan nanopartikel untuk kesehatan.

DAFTAR PUSTAKA:

Anwar,Muslih.2015. Kimia Hijau / Green Chemistry dalam: http://bptba.lipi.go.id/bptba3.1/?u=blog-single&p=343&&lang=id

Mustafa,Dina.2016. Kimia Hijau dan Pembangunan Kesehatan yang Berkelanjutan di Perkotaan. dalam: http://repository.ut.ac.id/7091/1/UTFMIPA2016-07-dina.pdf

Anonim.2017. 12 prinsip kimia hijau. dalam http://nurudinmz.blog.uns.ac.id/2017/03/14/12-prinsip-prinsip-green-chemistry-untuk-mencegah-pencemaran-lingkungan/