PRINSIP KIMIA HIJAU

   

Oleh: Muhamad Aldi Setiadi (@T19-Aldi)

ABSTRAK

Kimia hijau, juga disebut kimia berkelanjutan, adalah filsafat penelitian dan rekayasa/teknik kimia yang menganjurkan desain produk dan proses yang meminimasi penggunaan dan penciptaan senyawa-senyawa berbahaya. Sementara kimia lingkungan adalah cabang kimia yang membahas lingkungan hidup dan zat-zat kimia di alam, kimia hijau justru berupaya mencari cara untuk mengurangi dan mencegah pencemaran pada sumbernya.

Kata kunci: kimia hijau, kimia lingkungan

ABSTRACT

Green chemistry, also called sustainable chemistry, is a research and chemical engineering/engineering philosophy that advocates the design of products and processes that minimize the use and creation of hazardous compounds. While environmental chemistry is a branch of chemistry that deals with the environment and chemical substances in nature, green chemistry instead seeks to find ways to reduce and prevent pollution at its source.

Keywords: green chemistry, environmental chemistry

PENDAHULUAN

Kimia hijau, juga disebut kimia berkelanjutan, membahas desain proses dan produk kimia yang bertujuan untuk mengurangi atau menghilangkan penggunaan atau pembentukan zat berbahaya. Kimia hijau juga diakui sebagai kimia berkelanjutan dan berlaku untuk kimia organik, kimia anorganik, biokimia, kimia analitik, kimia fisik dan teknik kimia juga. Kimia hijau mengacu pada siklus hidup suatu produk, termasuk desain, pembuatan, penggunaan, dan pembuangannya. Selain itu, rekayasa hijau dapat didefinisikan sebagai tata krama, nilai, dan prinsip yang sadar lingkungan, dikombinasikan dengan ilmu pengetahuan dan teknologi, semuanya diarahkan pada peningkatan kualitas lingkungan (Marteel-Parrish dan Abraham, 2014).

Pendidikan kimia saat ini mempunyai fokus pada pemikiran pengaruh produksi senyawa kimia pada lingkungan. Pada saat ini diperkirakan akan banyak sekali produk kimia yang dahulu dianggap ramah lingkungan, tetapi nanti dibatasi pemakaiannya karena berbahaya bagi lingkungan dan kesehatan. Padahal penanganan limbah industri, sebenarnya sudah sejak lama konsep pembangunan berkelanjutan diwacanakan oleh masyarakat dunia dan dijadikan kerangka acuan program pembangunan nasional di banyak negara. Bertolak dari konsep pembangunan berkelanjutan tersebut, maka mulai tahun 1980-an telah dikembangkan kimia hijau (Green Chemistry) yang berkaitan penerapan 12 (dua belas) prinsip yang bertujuan untuk mengurangi aktivitas dan dampak industri kimia dan produk-produknya terhadap kesehatan manusia dan kondisi lingkungan (Sudarmin, 2013).

RUMUSAN MASALAH

1.     Apa yang dimaksud dengan Kimia Hijau?

2.     Apa saja prinsip Kimia Hijau?

3.     Apa saja aplikasi penerapan dari Kimia Hijau?

TUJUAN

1.     Untuk mengetahui definisi Kimia Hijau

2.     Untuk mengetahui prinsip Kimia Hijau

3.     Untuk mengetahui aplikasi penerapan Kimia Hijau

PEMBAHASAN

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 (Anwar, 2015).

Istilah kimia digunakan dalam “green chemistry” dimaksudkan karena melibatkan struktur dan perubahan suatu materi. Perubahan tersebut pasti melibatkan energi sebagai sumbernya. Oleh karena itu konsep green chemistry ini juga erat kaitannya dengan energi dan penggunaannya baik itu secara langsung maupun yang tidak langsung seperti penggunaan suatu material dalam hal pembuatan, penyimpanan dan proses penyalurannya (Anwar, 2015).

Green chemistry merupakan pendekatan yang sangat efektif untuk mencegah terjadinya polusi karena dapat digunakan secara langsung oleh para ilmuwan dalam situasi sekarang. Konsep ini lebih memfokuskan pada cara pandang seorang peneliti untuk menempatkan aspek lingkungan pada prioritas utama. Area penelitian dalam bidang green chemistry ini meliputi pengembangan cara sintesis yang lebih ramah lingkungan, penggunaan bahan baku yang terbarukan, merancang bahan kimia yang green, serta penggunaan bioteknologi sebagai alternatif dalam industri (Sharma, 2008).

Menurut Prof. Is Fatimah (2019), dalam sejarah industri kimia, faktor produktifitas lebih banyak diarahkan untuk mendapatkan hasil sintesis sebanyak-banyaknya tanpa mempertimbangkan efek yang ditimbulkan seperti dihasilkannya residu, limbah bahan kimia serta efek toksikologi dari produk yang dihasilkan. Dari aspek lain, konsumsi energi bagi beberapa reaksi sangat tinggi.

“Jumlah dan variasi produk kimia yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari tumbuh dengan cepat. Untuk memproduksi material atau bahan baru, terkadang senyawa baru digunakan yang barangkali memiliki efek kesehatan yang belum diketahui atau bahkan merugikan,” paparnya.

Pada perkembangan saat ini menurut Prof. Is Fatimah, kimia hijau berperan untuk mewujudkan pembangunan berkelanjutan pada berbagai lini, yang didasarkan pada 12 (dua belas) prinsip meliputi: Pencegahan (Waste prevention), Atom economy, Sintesis bahan kimia rendah bahaya (Less hazardous chemical synthesis), Desain bahan kimia aman (Designing safer chemicals), Pelarut dan bahan tambahan aman (Safer solvents and auxiliaries).

Selanjutnya yakni Desain untuk efisiensi energi (Design for energy efficiency), Penggunaan bahan terbarukan (Use of renewable feedstocks), Pengurangan produk turunan/derivative (Reduce derivatives), Katalisis (Catalysis), Desain untuk degradasi (Design for degradation), Analisis sewaktu untuk pencegahan polusi (Real-time analysis for pollution prevention), dan Pencegahan kecelakaan akibat bahan kimia secara inheren (Inherently safer chemistry for accident prevention).

Anastas dan Warner (1998) mengusulkan konsep “The Twelve Principles of Green Chemistry” yang digunakan sebagai acuan oleh para peneliti untuk melakukan penelitian yang ramah lingkungan. Berikut adalah ke-12 prinsip kimia hijau yang diusulkan oleh Anastas dan Warner:

            1.     Mencegah timbulnya limbah dalam proses

Lebih baik mencegah daripada menanggulangi atau membersihkan limbah yang timbul setelah proses sintesis, karena biaya untuk menanggulangi limbah sangat besar.

2. Mendesain produk bahan kimia yang aman

Pengetahuan mengenai struktur kimia memungkinkan seorang kimiawan untuk mengkarakterisasi toksisitas dari suatu molekul serta mampu mendesain bahan kimia yang aman. Target utamanya adalah 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. Mendesain proses sintesis yang aman

Metode sintesis yang digunakan harus didesain dengan menggunakan dan menghasilkan bahan kimia yang tidak beracun terhadap manusia dan lingkungan. Hal tersebut dapat dilakukan dengan dua cara yaitu meminimalkan paparan atau meminimalkan bahaya terhadap orang yang menggunakan bahan kimia tersebut.

4. Menggunakan bahan baku yang dapat terbarukan

Penggunaan bahan baku yang dapat diperbarui lebih disarankan daripada menggunakan bahan baku yang tak terbarukan didasarkan pada alasan ekonomi. Bahan baku terbarukan biasanya berasal dari produk pertanian atau hasil alam, sedangkan bahan baku tak terbarukan berasal dari bahan bakar fosil seperti minyak bumi, gas alam, batu bara, dan bahan tambang lainnya.

5. Menggunakan katalis

Penggunaan katalis memberikan selektifitas yang lebih baik, rendemen hasil yang meningkat, serta mampu mengurangi produk samping. Peran katalis sangat penting karena diperlukan untuk mengkonversi menjadi produk yang diinginkan. Dari sisi green chemistry penggunaan katalis berperan pada peningkatan selektifitas, mampu mengurangi penggunaan reagen, dan mampu meminimalkan penggunaan energi dalam suatu reaksi.

6. Menghindari derivatisasi dan modifikasi sementara dalam reaksi kimia

Derivatisasi yang tidak diperlukan seperti penggunaan 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. Memaksimalkan atom ekonomi

Metode sintesis yang digunakan harus didesain untuk meningkatkan proporsi produk yang diinginkan dibandingkan dengan bahan dasar.Konsep atom ekonomi ini mengevaluasi sistem terdahulu yang hanya melihat rendemen hasil sebagai parameter untuk menentukan suatu reaksi efektif dan efisiens tanpa melihat seberapa besar limbah yang dihasilkan dari reaksi tersebut.Atom ekonomi disini digunakan untuk menilai proporsi produk yang dihasilkan dibandingkan dengan reaktan yang digunakan.Jika semua reaktan dapat dikonversi sepenuhnya menjadi produk, dapat dikatakan bahwa reaksi tersebut memiliki nilai atom ekonomi 100%. Berikut adalah persamaan untuk menghitung nilai atom ekonomi:

Atom ekonomi (%) = x 100%

8. Menggunakan pelarut yang aman

Penggunaan bahan kimia seperti pelarut, ekstraktan, atau bahan kimia tambahan yang lain harus dihindari penggunaannya. Apabila terpaksa harus digunakan, maka harus seminimal mungkin. Penggunaan pelarut memang sangat penting dalam proses sintesis, misalkan pada proses reaksi, rekristalisasi, sebagai fasa gerak pada kromatografi, dan lain-lain. Penggunaan yang berlebih akan mengakibatkan polusi yang akan mencemari lingkungan. Alternatif lain adalah dengan menggunakan beberapa tipe pelarut yang lebih ramah lingkungan seperti ionic liquids, flourous phase chemistry, supercritical carbon dioxide, dan “biosolvents”. Selain itu ada beberapa metode sintesis baru yang lebih aman seperti reaksi tanpa menggunakan pelarut ataupun reaksi dalam media air.

            9.     Meningkatkan efisiensi energi dalam reaksi

Energi yang digunakan dalam suatu proses kimia harus mempertimbangkan efek terhadap lingkungan dan aspek ekonomi. Jika dimungkinkan reaksi kimia dilakukan dalam suhu ruang dan menggunakan tekanan. Penggunaan energi alternatif dan efisien dalam sintesis dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa metode baru diantaranya adalah dengan menggunakan radiasai gelombang mikro (microwave), ultrasonik dan fotokimia.

10.  Mendesain bahan kimia yang mudah terdegradasi

Bahan kimia harus didesain dengan mempertimbangkan aspek lingkungan, oleh karena itu suatu bahan kimia harus mudah terdegradasi dan tidak terakumulasi di lingkungan. Seperti sintesis biodegradable plastik, bioderadable polimer, serta bahan kimia lainya.

11.  Penggunaan metode analisis secara langsung untuk mengurangi polusi

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.

Aplikasi penerapan ke-12 prinsip kimia hijau ini masih belum sepenuhnya dilakukan para kimiawan khususnya yang bergerak pada bidang sintesis dalam hal desain reaksi dan metode yang digunakan untuk mencegah seminimal mungkin terjadinya pencemaran lingkungan. Marilah kita mulai penelitian yang lebih berwawasan lingkungan dengan mempertimbangkan aspek green chemistry, agar generasi mendatang dapat hidup lebih baik.

Beberapa aplikasi Green Chemistry yang memenangkan penghargaan dari Presidential Green Chemistry Challenge Awards yang didukung ACS Green Chemistry Institute antara lain: Vitamin C (asam askorbat) untuk proses pembuatan polimer, Professor Krzysztof Matyjaszewski dari Carnegie Mellon University telah mengembangkan pelarut yang aman bagi lingkungan. Proses yang ditelitinya disebut Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP) yang biasa dilakukan untuk proses pembuatan polimer. Proses ATRP ini dilakukan dengan Vitamin C sebagai pereduksi (Ulfah, dkk, 2013).

Beberapa tahun terakhir ini, mulai dikembangkan metode sintesis yang berbasis green chemistry misalnya melalui reaksi kondensasi Claisen-Schmidt bebas pelarut. Metode ini merupakan metode green chemistry, karena tidak banyak menggunakan bahan-bahan kimia berbahaya, waktu reaksi yang pendek sehingga aman bagi lingkungan (Prabawati, 2015)

Menurut Susanti (2012) pernah melakukan sintesis senyawa 2,6-dihidroksi-3,4-dimetoksialkon dengan menggunakan reaksi kondensasi. Claisen-Schmidt dengan Teknik grinding. Produk hasil sintesis diperoleh sebesar 70% dan hanya memerlukan waktu reaksi yang singkat.  

KESIMPULAN

Green chemistry memiliki peranan penting untuk mencegah pencemaran lingkungan yang diakibatkan oleh proses dan produk bahan kimia beracun dan berbahaya. Prinsip Green Chemistry dapat diapliaksikan dalam pembelajaran kimia, salah satunya yaitu dalam kegiatan praktikum di laboratorium. Hal yang dapat dilakukan diantaranya mengurangi atau mengganti bahan-bahan kimia berbahaya yang digunakan dalam suatu reaksi kimia atau sintesis suatu senyawa yang menghasilkan limbah berbahaya yang dapat menimbulkan masalah lingkungan.

DAFTAR PUSTAKA

Anastas, P., dan Warner, J.C. (1998). Green Chemistry, Theory and Practice. Oxford University Press: Oxford. Dalam https://global.oup.com/academic/product/green-chemistry-theory-and-practice-9780198506980?cc=id&lang=en& (Diakses pada 13 November 2021).

Anwar, Muslih. (2015). Kimia Hijau/Green Chemistry. Dalam http://bptba.lipi.go.id/bptba3.1/?lang=id&u=blog-single&p=343 (Diakses pada 13 November 2021).

Fatimah, Is. (2019). Kimia Hijau Wujudkan Pembangunan Berkelanjutan di Berbagai Lini. Dalam https://www.uii.ac.id/kimia-hijau-wujudkan-pembangunan-berkelanjutan-di-berbagai-lini/ (Diakses pada 13 November 2021).

Marteel-Parrish, A. E., & Abraham, M. A. (2014). Green chemistry and engineering. Symbiosis Of Environmental Protection And Occupational Safety In Toxic, Explosive And Flammable Atmospheres: Current Knowledge And Advances, 13(6), 1551-1553. Dalam http://www.eemj.icpm.tuiasi.ro/pdfs/vol13/no6/34_BR_Green_chem.pdf (Diakses pada 13 November 2021).

Prabawati, Susi Yunita., A. Wijayanto. 2015. Penerapan Green Chemistry dalam Praktikum Kimia Organik (Materi Reaksi Nitrasi pada Benzena). Jurnal. Vol.3. 1-8. Dalam http://digilib.uin-suka.ac.id/id/eprint/29020/5/Susy%20Yunita%20Prabawati%20-%20PENERAPAN%20GREEN%20CHEMISTRY%20DALAM%20PRAKTIKUM%20KIMIA%20ORGANIK.pdf (Diakses pada 13 November 2021).

Sharma, S.K., Chaudhary, A., dan Singh, R.V. (2008). Gray Chemistry Versus Green Chemistry: Challenges and Opportunities, Rasayan J.Chem., 1, 1, 68-92. Dalam https://www.semanticscholar.org/paper/GRAY-CHEMISTRY-VERSES-GREEN-CHEMISTRY%3A-CHALLENGES-Sharma-Chaudhary/737dfd0d71a60e82c26077e34cdf22915f211d24 (Diakses pada 13 November 2021).

Sudarmin, 2013. Kemampuan Generik Sains Kesadaran Tentang Skala Sebagai Wahana Mengembangkan Praktikum Kimia Organik Berbasis Green Chemistry. Jurnal Pendidikan Dan Pembelajaran. Vol. 20. No.1. Dalam http://journal.um.ac.id/index.php/pendidikan-dan-pembelajaran/article/view/3866 (Diakses pada 13 November 2021).

Susanti, E., Matsjeh, S., Wahyuningsi, T.D., Mustofa.2012. Sintesis 2,6-d dihidroksi-3,4-dimetoksialkon Melalui Kondensasi Claisen-Schmidt dengn Teknik Grinding. Prosiding Seminar Nasional Kimia. UNY, Yogyakarta. Dalam https://eprints.uny.ac.id/51900/ (Diakses pada 13 November 2021).

Ulfah, dkk. 2013. Konsep Pengetahuan Lingkungan Green Chemistry pada Program Studi Pendidikan Biologi. Seminar Nasional X Pendidikan Biologi FKIP UNS. Dalam   https://jurnal.fkip.uns.ac.id/index.php/prosbio/article/download/3208/2248 (Diakses pada 13 November 2021).