PENGERTIAN KIMIA HIJAU DAN 12 PRINSIP KIMIA HIJAU - Atharic Alfadh (@T26-Atharic)

 

PENGERTIAN KIMIA HIJAU DAN APLIKASI KIMIA HIJAU

OLEH : ATHARIC ALFADH (@T26-ATHARIC)

Abstrak

Teknologi atau pengolahan yang digunakan dalam industri untuk menghasilkan produk yang kita butuhkan, akan mempengaruhi kualitas hidup kita terutama untuk lingkungan dan kesehatan. Umumnya, banyak industri masih menghasilkan limbah yang merusak lingkungan. Oleh karena itu, diperlukan solusi untuk meminimalkan limbah industri atau perusakan lingkungan dengan pembangunan bersih teknologi berbasis konsep kimia hijau. Pengembangan teknologi atau proses untuk meminimalkan pemborosan perlu menjadi pertimbangan beberapa aspek yaitu faktor lingkungan, pemanfaatan atom, dan peran katalisis (pengolahan katalitik). Aspek terpenting yang juga memiliki pengaruh dalam meminimalkan limbah industri adalah pengolahan katalitik.

Kata kunci: lingkungan; teknologi bersih; kimia hijau; faktor lingkungan; atom pemanfaatan; katalisator

Abstract

Technology or processing used in industries to produce the products that we need, will affect our life quality mainly for environment and health. Generally, a lot of industries still produce waste that damages the environment. Therefore, solution is needed to minimize the waste of industries or the destruction of environment by development of clean technology based on green chemistry concept. Development of technology or process to minimize the waste needed a consideration of some aspects i.e. environmental factor, atom utilization, and the role of catalysis (catalytic processing). The most important aspect that also has an influence in minimization of waste industries is catalytic processing.

Keywords: environment; clean technology; green chemistry; environmental factor; atom utilization; catalyst

Pendahuluan       

Kimia merupakan salah satu disiplin ilmu yang memegang peranan penting dalam menentukan keberlanjutan kehidupan di bumi. Kondisi pembangunan industru dan kondisi saat ini masih didominasi oleh ketergantungan pada penggunaan sumber daya alam yang Sebagian besar merupakan sumber daya yang tidak terbaharukan. Pembangunan selanjutnya mengganti sumber daya yang diambil dari lingkungan dengan limbah yang seringnya tidak ramah lingkungan, dan akhirnya membahayakan kehidupan manusia dan makhluk hidup lainnya.

Kesinambungan dalam ilmu dan teknolagi dimulai ketika kita mulai berfikir bagaimana untuk memecahkan masalah atau bagaimana untuk mengaplikasikan ilmu ke dalam teknologi. Kimia sebagai ilmu dari materi dan transformasinya, berperan penting dalam proses ini dan menjembatani ilmu fisika, material dan hayati. Hanya proses kimia yang telah dicapai melalui optimasi yang hati-hati maksimum dalam efisiensi, akan membawa pada produksi dan produk yang berkesinambungan. Ilmuwan dan teknokrat, yang menemukan, mengembangkan dan mengoptimasi proses tersebut, oleh karenanya mereka memegang peranan penting. Kepedulian, kreativitas dan pandangan kedepan mereka dibutuhkan untuk menghasilkan reaksi dan proses kimia dengan efisiensi maksimum. Term “Kimia Hijau” telah digunakan untuk usaha-usaha mencapai tujuan ini.

Pembangunan selanjutnya mengganti sumber

daya yang diambil dari lingkungan dengan limbah yang seringnya tidak ramah lingkungan, dan

akhirnya membahayakan kehidupan manusia dan makhluk hidup lainnya.

Pembangunan selanjutnya mengganti sumber

daya yang diambil dari lingkungan dengan limbah yang seringnya tidak ramah lingkungan, dan

akhirnya membahayakan kehidupan manusia dan makhluk hidup lainnya.

Rumusan Masalah

1.     Apa pengertian dari Kimia Hijau?

2.     Apa saja 12 prinsip Kimia Hijau?

3.     Apa sintesis nanopartikel berbasis Kimia Hijau?

Tujuan Penelitian

1.     Mengetahui pengertian dari kimia hijau

2.     Mengetahui 12 prinsip kimia hijau

3.     Mengetahui sintesis nanopartikel berbasis kimia hijau

Pembahasan

1.     Kimia Hijau

Kimia Hijau (Green Chemistry) adalah penerapan prinsip penghilangan dan pengurangan senyawa berbahaya dalam desain, pembuatan dan aplikasi dari produk kimia. Aspek Green Chemistry adalah meminimalisasi zat berbahaya, penggunaan katalis reaksi dan proses kimia, penggunaan reagen yang tidak beracun, penggunaan sumber daya yang dapat diperbaharui, peningkatan efisiensi atom, penggunaan pelarut yang ramah lingkungan dan dapat didaur ulang. Green Chemistry bertujuan mengembangkan proses kimia dan produk kimia yang ramah lingkungan dan sesuai dengan pembangunan berkelanjutan[3].

2.     12 Prinsip Kimia Hijau

Prinsip kimia hijau dapat diterapkan dengan penggunaan bahan baku yang dapat diperbaharui, pemanfaatan limbah, menghindari penggunaan reagen dan pelarut beracun dan / atau berbahaya dalam pembuatan dan aplikasi produk kimia. Bahan alam baik yang bersumber dari tanaman atau hewan memiliki peran dalam penerapan kimia hijau. Penerapan kimia hijau diharapkan dapat memfasilitasi jaminan kesehatan manusia dan lingkungan, dengan tetap memperhatikan efisiensi dan keuntungan. Aplikasi kimia hijau berpedoman pada dua belas prinsip, yaitu:

1.     Pencegahan Limbah : Bagaimanapun pengelolaan limbah yang muncul sebagai bagian dari proses produksi akan menimbulkan biaya ekonomi tinggi. Berbagai teknologi pengelolaan limbah sudah diterapkan, mulai dari sanitary landfill, incinerator dan land treatment (Land Farming).

2.     Memaksimalkan Ekonomi Atom : Menurut Santosa (2008), metode sintesis harus dirancang dengan memaksimalkan semua reaktan menjadi produk akhir yang diinginkan.

3.     Perancangan Sintesis dengan Bahan Kimia yang Tidak Berbahaya : Sintesis kimia ialah penyusunan atau pembentukan senyawa tertentu, biasanya senyawa organic, dari bahan kimia komersial mudah tersedia atau murah, tergantung kepentingannya.

4.     Perancangan Bahan dan Produk Kimia yang Aman : Produk kimia seharusnya dirancang sesuai fungsi yang diinginkan dan meminimalkan terjadinya toksisitas bagi manusia dan lingkungan. Prinsip keempat kimia hijau menjadi paradoks bagi Sebagian orang, terutama dengan adanya paradigma bahwa semua bahan kimia itu merupakan zat beracun.

5.     Pelarut dan Senyawa pembantu yang ramah lingkungan (Pelarut Hijau) : Dengan demikian pelarut hijau perlu menjadi pilihan utama, dengan kriteria aman dan penggunaannya sehemat mungkin. Hal itu sejalan dengan pendapat Santosa (2008) dan Reyes (2015). Reyes (2015) selanjutnya mengemukakan bahwa pelarut adalah contoh yang paling umum dari zat tambahan.

6.     Perancangan Untuk Efisiensi Energi : Penggunaan energi dalam proses kimia perlu senantiasa memperhatikan dampak lingkungan dan nilai ekonominya, dalam hal ini jumlahnya harus diminimalisir. Dalam hal ini jika memungkinkan metode sintesis harus dilaksanakan pada suhu kamar dan tekanan kamar atau Standard Ambient Temperature and Pressure (SATP), yaitu acuan dengan suhu 25°C (298,15 0K) dan tekanan 101 kPa -1 atm.

7.     Penggunaan Bahan Baku (bahan dasar atau bahan mentah) Terbarukan : FSE (2015) mengemukakan, bahwa sekitar 90-95 persen dari produk yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari bersumber dari minyak bumi.

8.     Mengurangi Tahapan Reaksi atau 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. Dalam hal ini Santosa (2018) menjelaskan, bahwa penggunaan senyawa pemercepat reaksi dapat mengkonsumsi energi, bahan dasar, pereaksi dan waktu reaksi, namun di sisi lainnya dapat menghasilkan reaksi yang lebih aman.

10.  Rancangan untuk Degradasi (peruraian) : Prinsip ke 10 kimia hijau bukan hanya menginginkan bahan dan produk berasal dari sumber terbarukan, namun juga dikehendaki supaya mudah mengalami degradasi dalam lingkungan (FSE, 2015).

11.  Analisis Seketika (real time) untuk Pencegahan Polusi : Metodologi Analitik perlu dikembangkan lebih lanjut untuk memungkinkan control proses dan monitoring seketika, hal itu untuk mengantisipasi terbentuknya zat berbahaya.

12.  Minimalisir Potensi Kecelakaan : Rancangan kimia dan bentuk fisik (padat, cair dan gas) harus sedemikian rupa, sehingga potensi kecelakaan seperti ledakan, kebakaran dan kontaminasi terhadap lingkungan menjadi sangat minimal.

 

Kedua belas prinsip ini diharapkan dapat menjiwai perancangan proses kimia, baik sintesis maupun aplikasi. Prinsip pertama merupakan ruh kimia hijau, didukung oleh prinsipprinsip berikutnya yang pada dasarnya menekankan pada efisiensi bahan dan energi, memaksimalkan penggunaan bahan terbarukan, pemanfaatan limbah, menghindari bahan beracun dan atau berbahaya, mengurangi emisi zat berbahaya, dan mengutamakan diperoleh bahan yang mudah terurai dan aman jika dibuang ke lingkungan

3.     Sintesis Nanopartikel Berbasis Kimia Hijau

Pengembangan nanopartikel logam dan oksida logam dari garamnya dapat dilakukan dengan mengaplikasikan prinsip-prinsip kimia hijau. Penggunaan senyawa-senyawa metabolit yang terkandung dalam ekstrak tanaman darat dan tanaman laut, serta penggunaan enzim dan bakteri sebagai bioreduktor merupakan salah satu upaya ramah lingkungan dalam pengembangan nanopartikel. Limbah makanan hasil budidaya dan limbah hortikultura juga mengandung biomolekul dan senyawa yang bermanfaat yang dapat mereduksi ion logam (precursor) dalam larutan berair membentuk nanopartikel logam dan oksida logam. Biomolekul dapat juga bertindak sebagai template yang mengarahkan pertumbuhan partikel dalam orientasi tertentu, atau bertindak sebagai agen pelindung/penstabil (pelapis) yang mencegah aglomerasi nanopartikel (Ghosh, 2017). Alkaloid, asam amino, enzim, phenolik, protein, polisakarida, saponin, tanin, terpinoid dan vitamin yang terkandung di dalam bahanbahan alam tersebut memiliki potensi sebagai reduktor untuk membantu dalam penciptaan nanopartikel dan beberapa di antaranya menjadi agen penstabil (Akhtar, 2013). Sintesis biogenik nanopartikel ini termasuk pendekatan bottom-up, di mana atom dan molekul bergabung membentuk blok prekursor yang selanjutnya melakukan self-assembling menjadi nanopartikel (Taufikurahman, 2008). Fitur lain yang menarik dari nanopartikel yang disintesis berbasis kimia hijau adalah potensinya sebagai bagian dari teknologi berbasis kimia yang berkelanjutan dan ramah lingkungan, yang mempertimbangkan resiko paparan zat kimia terhadap manusia dan lingkungan yang biasanya terkait dengan penggunaan pelarut beracun.

Dalam beberapa tahun terakhir banyak penelitian melaporkan keberhasilan sintesis nanopartikel menggunakan beragam sumber tanaman, jamur, alga, limbah tanaman, enzim, maupun mikroorganisme. Sintesis dengan bioreduktor telah berhasil mengembangkan produk nanopartikel logam mulia seperti emas, perak, platinum dan paladium dan diaplikasikan sebagai antibakteri dan katalis (Shah, 2015). Dubey (2010) telah melaporkan pembentukan nanopartikel perak dan emas masing-masing dengan diameter 16 nm dan 11 nm dengan menggunakan prekursor larutan Ag dan Au encer dengan bioreduktor ekstrak ekstrak Tanacetum vulgare (buah tansi). Selain itu, beberapa ekstrak limbah makanan lain seperti Pyrus sp. (buah pir) dan Mangifera indica (kulit mangga) telah menunjukkan kemampuannya dalam mereduksi ion Au (III) untuk membentuk nanopartikel Au (Yang, 2014; Ghodake, 2010).

Keuntungan menggunakan bioreduktor adalah berkaitan dengan ketersediaan bahan pereduksi, sehingga mendukung prinsip penggunaan bahan yang aman dan terbarukan. Akan lebih sempurna lagi jika proses sintesis cukup dilakukan di suhu dan tekanan ambien. Produksi nanopartikel logam pada suhu ruang langsung dimulai dengan mencampurkan larutan berair dari garam logam prekursor dengan larutan berair yang mengandung ekstrak sisa makanan. Proses reduksi biogenik ditandai dengan terjadinya perubahan warna yang khas yang mengindikasikan pembentukan nanopartikel. Kaviya et al. (2011) melaporkan bahwa proses reduksi nanopartikel Ag dengan bioreduktor ekstrak jeruk hanya terjadi dalam 20 menit yang ditandai dengan berubahnya warna sistem reaksi dari tidak berwarna menjadi coklat kekuningan. Hasil karakterisasi selanjutnya menunjukkan morfologi nanopartikel adalah bulat dan ukurannya sangat bergantung pada suhu reaksi. Pada 25⁰C diperoleh partikel dengan ukuran rata-rata adalah sekitar 35nm, sedangkan pada suhu lebih tinggi yaitu 60⁰C diperoleh partikel dengan ukuran rata-rata sekitar 10nm. Studi menunjukkan bahwa mekanisme pembentukan nanopartikel melalui sintesis dengan biogenik dimulai dengan transformasi ion logam dengan bilangan oksidasi satu atau dua menjadi menjadi logam dengan bilangan oksidasi nol. Kemudian terjadi nukleasi dan pertumbuhan menjadi nanopartikel. Keberadaan agen penstabil akan mengurangi aglomerasi partikel. Berdasarkan studi yang telah dilakukan karakter (yang meliputi ukuran, kristalinitas, kemagnetan, kestabilan kimia, kestabilan termal, morfologi) nanopartikel yang dihasilkan bergantung pada beberapa faktor (Ghosh, 2017), antara lain (1) karakter dan konsentrasi bioreduktor; (2)konsentrasi ion logam dalam larutan prekursor; (4) pH sistem reaksi; (5) suhu sistem reaksi; dan (6) waktu kontak. Tabel 3 menyajikan hasil biosintesis dengan ekstrak tanaman.

 

Kesimpulan

Sintesis nanopartikel dengan prekursor ion logam dapat dilakukan dengan memanfaatkan bioreduktor yang terkandung dalam ekstrak tanaman, limbah makanan, dan limbah hasil pertanian, maupun mikroorganisme. Ada kalanya bahan-bahan tersebut juga menyediakan template ataupun agen pelapis. Tindakan ini, paling tidak telah memenuhi beberapa prinsip dalam kimia hijau, yaitu meminimalkan penggunaan bahan berbahaya dan mengoptimalkan pemanfaatan sumber daya alam terbarukan. Penerapan prinsip-prinsip kimia hijau yang lainpun dapat diupayakan dalam rangka menjaga keselamatan lingkungan dan sebagai upaya penerapan teknologi ramah lingkungan dan berkelanjutan.

Daftar Pustaka

Fajaroh, Fauziatul. 2018. Sintesis Nanopartikel dengan Prinsip Kimia Hijau. http://kimia.fmipa.um.ac.id/wp-content/uploads/2019/04/Hal-24-32-FAUZIATUL.pdf (Di akses 14 November 2021)

Hidayat, Atep Afia. 2021. Kimia Hijau. Modul Kimia dan Pengetahuan Lingkungan Industri. (Di akses 14 November 2021)

Maria, Praptining, Lussana. 2013. Konsep Pengetahuan Lingkungan Green Chemistru Pada Program Studi Pendidikan Biologi. (Di akses 14 November 2021)

Sidjabat, Oberlin. 2008. Pengembangan Teknologi Bersih dan Kimia Hijau dalam Meminimalisasi Limbah Industri. (Di akses 14 November 2021)

Wati, Fajar. 2019. Makalah Kimia Hijau. https://idoc.pub/documents/makalah-kimia-hijau-green-chemistry-qvndyqmrw5nx (Di akses 14 November 2021)