KIMIA HIJAU RAMAH LINGKUNGAN

 

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Hampir semua aspek dalam kehidupan sehari–hari berkaitan dengan produk kimia. Kedua perkembangan produk kimia telah menimbulkan masalah baru bagi lingkungan dan kesehatan bahkan efek-efek lain yang belum diketahui. Salah satu contoh adalah pemakaian pestisida DDT. 

Kimia beserta aktivitas yang didasarinya telah terbukti dapat memberikan bencana seperti misalnya sakit itai-itai di Jepang atau limbah PT Newmon di Padang, dan lain sebagaianya. Ditambah lagi dengan efek yang ditimbulkan oleh emisi limbah maupun bahan pencemar, misalnya emisi persistent organic pollutant (POP), yang meskipun tidak kasat mata namun sangat berbahaya dampaknya.

Dengan paradigma baru yang mengubah konsep pembangunan dari konsep lama menjadi pembangunan berkelanjutan, maka kimiapun harus berbenah diri untuk tetap dapat menopang dan berperan aktif dalam paradigma baru ini. Hal ini merupakan tantangan sekaligus harapan bagi kimia. Di sisi lain, kimia kadang disalahartikan hanya berkutat dengan penggunaan reagent berbahaya untuk mencetak suatu produk lewat proses fabrikasi / industry dan menghasilkan limbah yang tidak bersahabat. Sebagai contoh industri obat, textile, peleburan logam, pembuatan senjata dan bom atom, proses pengilangan minyak, dst. 

 

Apakah benar kimia hanya berperan layaknya monster yang siap mengikis kehidupan yang hijau nan segar ? Di sinilah kita akan ketahui betapa pentingya peran green chemistry (kimia hijau) yang ramah lingkungan. 

I.2 Tujuan

1. Untuk mengetahui makna dari kimia hijau ramah lingkungan

2. Untuk mengetahui prinsip-prinsip kimia hijau ramah lingkungan

3. Untuk mengetahui bagaimana cara mengurangi dan  mencegah pencemaran pada sumbernya

4. Untuk mengetahui  upaya dan strategi penanggulangan pencemaran lingkungan.

Pembahasan

Pengertian Kimia Hijau Ramah Lingkungan

Green merupakan salah satu kata dengan berbagai konotasi, namun dalam kajian ini hubungan yang lebih penting adalah dengan lingkungan, dan untuk pertama kalinya penggunaan kata ini di awal 1970-an. Green Chemistry (Kimia Ramah Lingkungan) pertama kali digunakan secara luas di USA selama 1990-an. Pada 1996 EPA (Environmental Protection Agency) menginisiasi Program Green Chemistry (Green Chemistry Program). Dalam program ini termasuk di dalamnya riset, pendidikan, usaha lain seperti Presidential Green Chemistry Challenges Awards, dan program tahunan invasi dalam “cleaner, cheaper, smarter chemistry”. Pada mulanya, EPA mengenalkan dan mempelopori program ini dalam kerangka pencegahan polusi dan toksisitas (EPA, 2003). Demikian juga Himpunan Kimia Amerika (The American Chemical Society) secara aktif telah mempromosikan Green Chemistry (Gambar 1), dan Himpunan Kimia Inggris Raya (The Royal Chemistry Society in England) secara rutin telah mempublikasikan Jurnal Riset Green Chemistry. Beberapa universitas di kedua negeri tersebut telah membuka program gelar di bidang Green Chemistry (Kotz, dkk., 2006). Pada akhir-akhir ini konsep Green Chemistry telah berkembang di belahan dunia lainnya, seperti Eropa, Australia, dan Jepang.

 

Sebagai bidang kajian, Green Chemistry merupakan bidang kajian yang relatif baru. Kata green yang bisa diartikan sebagai ramah lingkungan atau bersahabat dengan lingkungan, bagaimana dengan chemistry be green. Masyarakat sudah tidak asing dengan istilah kimia atau bahan kimia (chemistry dan chemicals), dan kata ini sering disinonimkan untuk bahan-bahan toksik (racun) atau bahan-bahan yang berbahaya. Hal ini memang juga tidak terlalu salah. Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak asing lagi dengan antibiotik dan berbagai macam obat-obatan, plastik, pupuk, pestisida, zat aditif makanan, dan sebagainya.

Green Chemistry mencakup rancangan bagaimana produk bahan kimia dan proses pembuatannya sedapat mungkin menurunkan atau mengeliminasi bahan-bahan kimia dan generasinya yang bersifat racun dan berbahaya (Dintzner, 2006). ACS mendeifnisikan Green Chemistry sebagai rancangan produk kimia dan prosesnya yang bersifat mengurangi atau menghilangkan penggunaan dan pembebasan bahan-bahan yang berbahaya, sedangkan EPA mendefinisikannya sebagai penggunaan kimia untuk pencegahan polusi (Kotz, 2006). Menurut Anastas dan Warner (1998), green chemistry merupakan penerapan sejumlah kaidah fundamental kimia untuk mengurangi pemakaian atau memproduksi bahan kimia yang berbahaya yang terkonsep dalam merancang, menggunakan, dan memproduksi bahan kimia. Green chemistry bertujuan untuk mencegah atau mengurangi bahaya polusi pada segala lini atau jalur timbulnya polusi tersebut. Menurut prinsip green chemistry dalam mendesain suatu proses atau reaksi kimia, kimiawan atau insinyur kimia harus memperhatikan dan mempertimbangkan segala aspek tentang kemungkinan bahaya suatu bahan kimia terhadap kesehatan maupun lingkungan, baik dari sisi bahan baku atau bahan dasar (raw material dan feedstock), proses, maupun produknya. 

Jadi kimia hijau ramah lingkungan adalah upaya yang dilakukan untuk mengurangi atau menghilangkan bahaya dari bahan-bahan kimia, mengurangi atau menghilangkan bahaya dari proses pembuatan bahan kimia baik pada bidang industri maupun pada lingkungan. Seiring berkembangnya waktu, kesadaran para pelaku industri akan konsep ini semakin berkembang. Hampir setiap industri di negara-negara maju mulai menerapkan konsep kerja ini. Sementara itu, para ilmuwan pun banyak yang mulai mengadakan penelitian mendalam mengenai segala sesuatu mengenai konsep ini. Bahkan sejak tahun 1995, diberikan penghargaan The Presidential Green Chemistry Challenge Awards, kepada individu ataupun korporat yang dianggap telah turut andil dalam memberikan inovasi dalam Green Chemistry. Semua ini, dilakukan dengan satu tujuan yaitu untuk menyelamatkan bumi.  

A. Prinsip-Prinsip Kimia Hijau Ramah Lingkungan

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. Salah satu caranya adalah dengan pemilihan metode yang tepat untuk suatu sintesis kima, sehingga produk yang dihasilkan lebih banyak daripada limbahnya. Atau bisa juga dengan metode recycle zat kimia. Dimana zat sampingan yang dihasilkan dari reaksi kimia dapat digunakan kembali ke dalam reaksi kima tersebut.

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. Contohnya adalah dengan dibuatnya biosida ramah lingkungan untuk menghambat pertumbuhan bakteri, alga, dan jamur di permukaan kapal dan ladang minyak yang berbasis pada 4,5-dikloro-2-oktil-4-isotiazolin-3-one oleh Albright dan Wilson Americas (US EPA,2004c). biosida ini digunakan untuk menggantikan biosida konvensional yang sangat beracun bagi kehidupan organism air dan manusia.

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. Contohnya adalah senyawa 4-aminodifenilamina, sebuah intermediet kunci dalam produksi antioksidan karet, secara tradisional dihasilkan dari klorinasi benzene. Riset kimia hijau yang dilakukan oleh Flexsys America mampu menggantikan proses produksi ini dengan menggunakan kopling langsung aniline dengan nitrobenzene yang teraktifkan oleh suatu basa (US EPA, 2004b). Reaksi ini tidak melibatkan klorin yang beracun dan membebaskan limbah organik, anorganik dan air masing masing 70,99% dan 97% lebih kecil.

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. Contohnya adalah penelitian Michigan State University berhasil mengganti benzene dan asam nitrat yang menghasilkan pencemar  oksida nitrogen dalam produksi asam adipat dan katekol dengan glukosa dan air (US EPA,2004c).

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. Industri BHC di Amerika berhasil menyusun sintesis baru untuk ibuprofen dimana mengurangi tahapan  konvensional reaksi 6 tahap menjadi 3 tahap (US EPA,2004c). Dengan metode ini Atom Ekonomi meningkat 40%. Selain itu katalisnya dapat digunakan kembali.

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 : 

 

 

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. Kebanyakan pelarut bersifat mudah terbakar atau beracun, dan hampir semuanya merupakan senyawa organik yang mudah menguap sehingga menyumbang pencemaran udara. Pelarut sangat diperlukan untuk sebagian besar reaksi karena pelarut merupakan media untuk campur, transfer panas dan kadang mengontrol reaktivasi pereaksi. Disamping itu, sebagian besar pelarut digunakan juga dalam isolasi, pemisahan dan pemurnian.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. Pada skala laboratorium umumnya digunakan penangas seperti penangas air dan minyak, mantel listrik, dan gelombang mikro (microwave). Pengukuran radiasi infra merah menunjukkan bahwa penangas minyak memberikan efisiensi energi yang paling rendah, kemudian disususul dengan penangas air, mantel listrik, dan gelombang mikro (NOP Team Project,1998). 

10. Mendesain bahan kimia yang mudah terdegradasi

Bahan kimia harus didesain dengan mempertimbangkan aspek lingkungan, oleh karena itu suatu bahan kimia harus mudah terdegradasi (terurai) dan tidak terakumulasi di lingkungan. Banyak produk kimia yang tidak mudah terurai secara ilmiah dan penanganannya menjadi berbahaya. Sebagai contoh adalah asam poliakrilat, polimer anionic penting dalam berbagai produk industri yang pada akhir penggunaannya tidak mudah terurai di alam. Untuk mengatasi masalah ini, Korporasi Donlar telah membuat alternative untuk asam poliakrilat yaitu termal poliaspartat melalui proses yang sangat efisien dan hampir tidak membebaskan limbah (US EPA, 2004g).

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. Sebagai contoh, pembuatan nanopartikel atom emas dengan menggunakan diboran (sangat toksik dan mudah terbakar bila dekat dengan api pada suhu kamar) serta menyebabkan kanker karena adanya kandungan benzen. Saat ini diburan telah diganti dengan bahan yang ramah lingkungan NaBH₄ yang dapat mengeliminasi gugus benzene.

Pada dasarnya pencemaran terdiri dari pencemaran air, tanah dan udara. Berikut ini akan dibahas mengenai cara mengurangi dan mencegah pencemaran tersebut.

a. Pencemaran Air

Pencemaran air adalah suatu perubahan keadaan di suatu tempat penampungan air seperti danau, sungai, lautan dan air tanah akibat aktivitas manusia. Pencemaran air merupakan masalah global utama yang membutuhkan evaluasi dan revisi kebijakan sumber daya air pada semua tingkat. Pencemaran air dapat disebabkan oleh berbagai hal antara lain :

1. Meningkatnya kandungan nutrien.

2. Industri membuang berbagai macam polutan ke dalam air limbahnya seperti logam berat,toksin organik, minyak, nutrien dan padatan. Air limbah tersebut memiliki efek termal, terutama yang dikeluarkan oleh pembangkit listrik, yang dapat juga mengurangi oksigen dalam air.

3. Pencemaran air oleh sampah.

4. Penggunaan bahan peledak untuk menangkap ikan.

 

Pencemaran air berdampak luas, misalnya dapat meracuni sumber air minum, meracuni makanan hewan, ketidakseimbangan ekosistem sungai dan danau, dan sebagainya. Oleh karena itu, dibutuhkan cara menanggulangi pencemaran air. Berikut ini cara-cara yang dilakukan untuk mengurangi dan mencegah pencemaran air :

1. Sadar akan kelangsungan ketersediaan air dengan tidak merusak atau mengeksploitasi sumber mata air agar tidak tercemar.

2. Tidak membuang sampah ke sungai.

3. Mengurangi intensitas limbah rumah tangga.

4. Melakukan penyaringan limbah pabrik sehingga limbah yang nantinya bersatu dengan air sungai bukanlah limbah jahat perusak ekosistem.

5. Pembuatan sanitasi yang benar dan bersih agar sumber-sumber air bersih lainnya tidak tercemar.

 

b. Pencemaran Tanah

Tanah akan dikatakan tercemar ketika banyak bahan kimia buatan manusia yang masuk kedalam tanah serta merubah lingkungan tanah alami. Banyak penyebab dari masuknya bahan kimia kedalam tanah seperti adanya:

· Kebocoran limbah cair. 

· Pengunaan pestisida dalam jumlah yang tinggi

· Masuknya bahan cair yang mengandung zat kimia yang akan meresap ke permukaan tanah. 

Dampak pencemaran tanah sangatlah berbahaya terutama bagi kesehatan makhluk hidup. Oleh karena itu, banyak cara yang dilakukan untuk mengurangi dan mencegah pencemaran tanah, antara lain : 

· Kita harus bisa memisahkan sampah yang dapat diuraikan dan tidak bisa diuraikan oleh mikroorganisme dalam tanah.

· Mengurangi penggunaan pupuk sintetik atau zat-zat kimia yang berbahaya lainnya untuk pemberantasan hama dalam bidang pertanian.

· Mengolah limbah dari pabrik dan tidak langsung membuang ke laut atau sungai.

c. Pencemaran Udara

Pencemaran udara atau dapat dikatakan sebagai polusi udara adalah perubahan fisik, kimia dan biologi karakteristik udara yang menyebabkan efek burung pada manusia dan organisme lainnya. Efek dari pencemaran udara pada manusia sangatlah banyak. Beberapa diantaranya dapat menyebabkan dan memicu penyakit pernafasan, iritasi mata, dan tenggorokan. Gejala umum yang terlihat adalah sesak nafas. Oleh karena itu, dibutuhkan cara mengurangi dan mencegah pencemaran udara, antara lain :

· Reboisasi.

· Pengurangan penggunaan CFC yang dapat menipiskan lapisan ozon.

· Menggunakan bahan bakar yang ramah lingkungan.

· Menggunakan sumber energi alternatif seperti energi surya, energi angin dan sebagainya.

· Tidak membakar sampah daun-daun.

·  Membuat kompos dari daun kering.

  Upaya-upaya penangulangan pencemaran lingkungan :

1. Tidak membuang sampah atau limbah cair ke sungai, danau, laut dll.

2. Tidak menggunakan sungai atau danau untuk tempat mencuci truk, mobil, sepeda motor.

3. Tidak menggunakan sungai atau danau untuk wahana memandikan ternak dan sebagai tempat kakus

4. Tidak minum air dari sungai, danau atau sumur tanpa dimasak dahulu.

5. Penanggulangan limbah industri
Limbah dari industri terutama yang mengandung bahan-bahan kimia, sebelum dibuang harus diolah terlebih dahulu. Hal tersebut akan mengurangi bahan pencemar di perairan. Dengan demikian, bahan dari limbah pencemar yang mengandung bahan-bahan yang bersifat racun dapat dihilangkan sehingga tidak mengganggu ekosistem.
Menempatkan pabrik atau kawasan industri di daerah yang jauh dari keramaian penduduk. Hal ini dilakukan untuk menghindari pengaruh buruk dari limbah pabrik dan asap pabrik terhadap kehidupan masyarakat.

 

Contoh Penerapan Kimia Hijau: “Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Jelantah 

Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif yang berasal dari trigliserida. Trigliserida merupakan penyusun utama minyak nabati dan lemak hewani, sehingga dapat biodiesel bisa dibuat dari sumber minyak nabati. Sumber minyak nabati ini bisa berupa minyak sawit, minyak kelapa, minyak biji jarak, dan lain-lain. 

Pada prinsipnya, pembuatan biodiesel didasarkan kepada proses transesterifikasi trigliserida menjadi metil ester (biodiesel). Dalam reaksinya terjadi penggantian gugus alkohol dari ester dengan alkohol lain. Pada umumnya, alkohol yang digunakan dalam proses transesterifikasi adalah metanol. Selain itu, untuk mempercepat terjadinya reaksi, digunakan pula katalis NaOH. Pada proses transesterifikasi ini dihasilkan juga gliserol yang menjadi produk samping dalam pembuatan biodiesel ini. Secara umum proses transesterifikasi trigliserida dengan metanol untuk menghasilkan metil ester (biodiesel) digambarkan sebagai berikut:

 

 

Pembuatan biodiesel dari minyak jelantah melewati beberapa tahap sebagai berikut:

 

Faktor utama yang mempengaruhi rendemen metil ester yang dihasilkan pada reaksi transesterifikasi adalah rasio molar antara trigliserida dan alkohol, jenis katalis yang digunakan, suhu reaksi, waktu reaksi, kandungan air, dan kandungan asam lemak bebas. Umumnya suhu reaksi ideal pada transesterifikasi ini antara 50^o-60^oC. Selain itu, proses pemurnian dan penyaringan juga bisa mengurangi jumlah metil ester yang dihasilkan. Proses bleaching yang terlalu lama bisa menyebabkan minyak dan air teremulsi dan sulit dipisahkan karena antara asam lemak, minyak, dan air akan saling terikat. 

Pada proses akhir (purifikasi) dimana metil ester dipanaskan, akan terjadi penguapan air dan sisa metanol yang tidak ikut bereaksi. Metanol dan air ini perlu dihilangkan untuk mencegah kerusakan mesin ketika proses pembakaran biodiesel dalam mesin. Metil ester yang baik memiliki pH netral (6-8). pH yang terlalu asam atau basa bisa menyebabkan kerusakan pada tangki bahan bakar apabila biodiesel ini digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel.

 

II. PENUTUP

 

II.1 Simpulan 

1. Kimia hijau ramah lingkungan merupakan upaya yang dilakukan untuk mengurangi atau menghilangkan bahaya dari bahan-bahan kimia, mengurangi atau menghilangkan bahaya dari proses pembuatan bahan kimia baik pada bidang industri maupun pada lingkungan.

2. Kimia hijau ramah lingungan memiliki prinsip-prinsip dasar dalam pelaksanaannya.

3. Banyak sekali upaya-upaya yang dapat dilakukan untuk mencegah pencemaran tanah, air, dan udara.

4. Salah satu cara untuk mencegah pencemaran terhadap industri yaitu dengan menempatkan pabrik atau kawasan industri di daerah yang jauh dari keramaian penduduk. Hal ini dilakukan untuk menghindari pengaruh buruk dari limbah pabrik dan asap pabrik terhadap kehidupan masyarakat.

5. Salah satu contoh penerapan kimia hijau yaitu pembuatan biodiesel dari minyak jelantah yang dalam reaksinya terjadi penggantian gugus alkohol dari ester dengan alkohol lain.

  

DAFTAR PUSTAKA 

Anastas, P. T. and Warner, J. C., 1998, Green Chemistry: Theory and Practice, Oxford University Press, New York.

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.

Kunarti, Sri Eka, et al, 2010, Manajemen Kimia Laboratorium Berbasis Kimia Hijau , Universitas Gajah Mada, Yogyakarta.

Santosa, Sri Jauari, 2008, Kimia Hijau sebagai Pilar Utama Pembangunan Lestari, Universitas Gajah Mada, Yogyakarta.

Efinawawi. 2012. Upaya dan Strategi Penanggulangan Lingkungan. Diiunduh di http://efinawawi-anastasia.blogspot.co.id/2012/02/upaya-dan-strategi-penanggulangan.html pada hari Rabu, 15 Maret 2017 pukul 07.00 WIB.

KIMIA LINGKUNGAN DAN AHLI KIMIA LINGKUNGAN

Disusun oleh: Abdullah[41621010012]

Abstrak

Kimia lingkungan adalah studi ilmiah terhadap fenomena kimia dan biokimia yang terjadi di alam. Bidang ilmu ini dapat didefinisikan sebagai studi terhadap sumber, reaksi, transpor, efek, dan nasib zat kimia di lingkungan udara, tanah, dan air; serta efek aktivitas manusia terhadapnya. Kimia lingkungan adalah ilmu antardisiplin yang memasukkan ilmu kimia atmosfer, akuatik, dan tanah, dan juga sangat bergantung dengan kimia analitik, ilmu lingkungan, dan bidang-bidang ilmu lainnya. Kimia lingkungan pertama kali mempelajari bagaimana cara kerja lingkungan yang tak terkontaminasi, zat kimia apa dan berapa konsentrasi yang ada secara alami, dan apa efeknya. Tanpa hal ini, mustahil untuk mempelajari secara akurat efek manusia terhadap lingkungan dengan pelepasan zat kimia. Ruang lingkup kimia lingkungan mencakup mencakup semua gejala kimia yang terjadi di lingkungan kita, baik yang terjadi karena proses alamiah atau terjadi sebagau hasil aktivitas manusia. Contoh kajiannya meliputi kontaminasi dan polusi, kimia lingkungan atmosfer, kimia lingkungan air, dan lain-lain.

Kata kunci : Kimia Lingkungan, Ahli Kimia, Kontaminasi dan Polusi

Abstract

Environmental chemistry is the scientific study of chemical and biochemical phenomena occurring in nature. This field of science can be defined as the study of the sources, reactions, transport, effects, and fate of chemical substances in the air, soil and water environment; and the effects of human activities on it. Environmental chemistry is an interdisciplinary science that includes atmospheric, aquatic, and soil chemistry, and is also highly dependent on analytical chemistry, environmental science, and other disciplines. Environmental chemistry was the first to study how an uncontaminated environment works, what chemicals and in what concentrations they occur naturally, and what their effects are. Without this, it would be impossible to accurately study the effects of humans on the environment by chemical releases. The scope of environmental chemistry includes all chemical phenomena that occur in our environment, whether they occur due to natural processes or occur as a result of human activities. Examples of studies include contamination and pollution, atmospheric environmental chemistry, water environmental chemistry, and others.

Keywords: Environmental Chemistry, Chemists, Contamination and Pollution 

1. Pendahuluan

Selama tahun 1950 hingga 1960-an, sektor industri, pertanian, maupun rumah tangga mulai menggunakan bahan-bahan kimia dalam jumlah besar, termasuk penggunaan pestisida, produk pembersih, karet sintesis, poliester, deterjen, dan bahan kimia lainnya. Ketika itu muncul ilmu kimia lingkungan yang mempelajari bagaimana bahan-bahan kimia tersebut dapat mempengaruhi kualitas udara, air, maupun tanah. Pada tahun 1970-an para ahli kimia lingkungan mulai mempelajari tentang efek klorofluorokarbon terhadap lapisan ozon stratosfer. 

Klorofluorokarbon atau CFC tersebut terdiri dari senyawa kimia yaitu klor, fluor, dan karbon yang dapat berasal dari produk jadi seperti AC, kulkas, dan lain-lain. Kemudian sejak 1 Januari 1989 berdasarkan Protokol Montreal yang telah diratifikasi oleh 196 negara penggunaan dan produksi industri CFC dilarang karena memiliki dampat buruk terhadap penipisan lapisan ozon. Sejak tahun 1970-an, kimia lingkungan mulai berkembang dan mencakup bidang studi senyawa kimia air, tanah, sistem biologis, dan bidang ilmu terkait lainnya. Kimia lingkungan mengacu pada kejadian, gerakan, dan transformasi bahan kimia di lingkungan. Kimia lingkungan berkaitan dengan jenis bahan kimia yang terjadi secara alami seperti logam, unsur-unsur lain, bahan kimia organik, dan biokimia yang merupakan produk metabolisme biologis. Kimia lingkungan juga berkaitan dengan bahan kimia sintetis yang telah diproduksi oleh manusia dan tersebar ke lingkungan, seperti pestisida, bifenil poliklorinasi (PCB), dioksin, furan, dan banyak lagi lainnya. Terjadinya bahan kimia mengacu pada keberadaan dan jumlahnya di berbagai kompartemen lingkungan dan ekosistem. Misalnya saja dalam ekosistem terestrial seperti hutan, kompartemen yang paling penting untuk dipertimbangkan adalah tanah mineral, air dan udara yang ada di ruang-ruang di dalam tanah, atmosfer di atas tanah, biomassa mati di dalam tanah dan terbaring di tanah sebagai kayu dan sampah organik lainnya, dan organisme hidup, yang paling melimpah adalah pohon. Masing-masing komponen ekosistem hutan ini mengandung berbagai macam bahan kimia dalam konsentrasi tertentu, dan dalam jumlah tertentu. Bahan kimia bergerak di antara semua kompartemen ini, sebagai fluks yang mewakili unsur-unsur siklus nutrisi dan mineral.

Pergerakan bahan kimia di dalam dan di antara kompartemen sering melibatkan kompleks transformasi di antara keadaan molekul potensial. Mungkin juga ada perubahan dalam kondisi fisik, seperti penguapan cairan, atau kristalisasi zat terlarut. Transformasi bahan kimia di antara keadaan molekul dapat diilustrasikan dengan mengacu pada siklus lingkungan belerang.

2. Permasalahan

Kontaminasi dan pencemaran sama-sama mengacu pada keberadaan bahan kimia di lingkungan, tetapi sebenarnya dua hal tersebut memiliki perbedaan. Kontaminasi terjadi ketika ada satu atau lebih bahan kimia yang memiliki konsentrasi yang lebih tinggi dari biasanya di lingkungan sekitarnya, tetapi hal tersebut tidak menyebabkan kerusakan yang parah terhadap biologis atau ekologis. Sedangkan, pencemaran terjadi apabila bahan-bahan kimia memiliki konsentrasi yang tinggi sehingga dapat menyebabkan kerusakan organisme di lingkungan sekitarnya. Pencemaran tersebut dapat menyebabkan toksisitas dan perubahan ekologi, tetapi kontaminasi tidak menyebabkan kerusakan pada lingkungan sekitarnya. Gas sulfur dioksida dan ozon merupakan bahan kimia yang biasanya menyebabkan terjadinya polusi, selain itu berbagai jenis pestisida, unsur-unsur seperti arsenik, merkuri, nikel, selenium, atau tembaga juga dapat memicu terjadinya polusi. Selain itu, konsentrasi nutrisi yang besar seperti fosfat dan nitrat juga dapat memicu terjadinya eutrofikasi.[10] Eutrofikasi yaitu masalah lingkungan hidup atau pencemaran air yang disebabkan oleh munculnya nutrien atau limbah fosfat (PO43-) dalam jumlah besar pada ekosistem air.[11] Akan tetapi, kimia analitik modern yang ada saat ini sudah memungkinkan untuk mencari tahu atau melacak jejak kontaminasi bahan-bahan kimia yang berpotensi beracun untuk lingkungan.

3. Solusi dan Pembahan

Pengertian Kimia Lingkungan

Kimia lingkungan adalah ilmu interdisipliner yang mencakup kimia atmosfer, akuatik dan tanah, serta menggunakan kimia analisis sehingga sangat terkait dengan bidang ilmu lingkungan dan lainnya. Berbeda dengan kimia hijau, yang mencoba mengurangi potensi polusi pada sumbernya. Kimia lingkungan dimulai dengan memahami cara kerja lingkungan yang tidak terkontaminasi. Ini mengidentifikasi bahan kimia yang hadir secara alami. Realitas inilah menjadikannya studi untuk mempelajari konsentrasi dan efek bahan kimia tersebut. Kemudian, secara akurat mempelajari efek manusia terhadap lingkungan melalui pelepasan bahan kimia.

Ahli kimia lingkungan menggunakan berbagai konsep dari kimia dan berbagai ilmu lingkungan untuk membantu dalam studi mereka tentang apa yang terjadi pada bahan kimia di lingkungan. Konsep umum yang penting dari kimia mencakup memahami reaksi dan persamaan kimia, solusi, unit, pengambilan sampel, dan teknik analisis. Ahli kimia mempelajari senyawa dengan aktivitas biologis seperti feromon.

Pengertian Kimia Lingkungan Menurut Para Ahli

Adapun definisi kimia lingkungan menurut para ahli, antara lain:

Chemistry Libre Text, Kimia lingkungan adalah studi tentang sumber, reaksi kimia, transportasi, dan nasib spesies kimia yang melibatkan semua bidang lingkungan

Incaweb, Pengertian kimia lingkungan adalah cabang kimia yang berhubungan dengan studi efek bahan kimia terhadap lingkungan. Ini termasuk pembentukan senyawa, bagaimana bahan kimia masuk ke lingkungan, perubahan yang terjadi pada bahan kimia tersebut setelah menyebar ke lingkungan, jumlah bahan kimia di lingkungan dan bagaimana mereka memasuki organisme dan hal-hal lain dari lingkungan dan kerusakan yang ditimbulkannya.

Toppr, Arti kimia lingkungan adalah studi tentang bahan kimia ketika melewati lingkungan kita dan dampaknya pada udara, air, tanah, dan lain-lain. Ini adalah bidang studi penting karena membantu kita melacak dan mengendalikan kontaminan.

Ruang Lingkup Kimia Lingkungan

Ruang lingkup kimia lingkungan yaitu mencakup semua gejala kimia yang terjadi di lingkungan, baik yang terjadi karena proses alamiah atau sebagai hasil aktivitas manusia yang berlebihan. Sehingga bisa dikatakan bahwa dalam kimia lingkungan.

Hal pertama yang dipelajari adalah bagaimana cara kerja lingkungan yang tak terkontaminasi, zat kimia apa dan berapa konsentrasi yang ada secara alami, dan apa efek zat kimia tersebut terhadap lingkungan. Tanpa hal itu, mustahil untuk mempelajari secara akurat efek akitivitas manusia terhadap lingkungan melalui pelepasan zat kimia

Kimia lingkungan adalah studi tentang proses kimia yang terjadi di air, udara, lingkungan darat dan kehidupan, dan efek aktivitas manusia terhadapnya, yang mencakup beberapa bidang seperti:

Astrokimia, yaitu yang mempelajari tentang unsur-unsur kimia yang terdapat di luar angkasa, umumnya pada skala yang lebih besar dari Tata Surya, terutama di awan gas molekuler, dan studi tentang pembentukan, interaksi dan penghancurannya. Dengan demikian, itu merupakan tumpang tindih dari disiplin ilmu astronomi dan kimia. Pada skala Tata Surya, studi tentang unsur-unsur kimia biasanya disebut kosmokimia.

Kimia atmosfer, yaitu ilmu yang mempelajari komponen-komponen atmosfer planet, khususnya bumi. Secara khusus melihat komposisi atmosfer planet dan reaksi serta interaksi yang menggerakkan sistem yang dinamis dan beragam ini. Topik ini mencakup studi berbasis laboratorium, pengukuran lapangan dan juga pemodelan.

Geokimia, yaitu ilmu yang menggunakan alat dan prinsip kimia untuk menjelaskan mekanisme di balik sistem geologis utama seperti kerak bumi dan lautan. Ranah geokimia meluas ke luar Bumi, meliputi seluruh Tata Surya, dan telah memberikan kontribusi penting untuk memahami sejumlah proses termasuk konveksi mantel, pembentukan planet dan asal-usul granit dan basal. Ini adalah bidang kimia dan geologi / geografi yang terintegrasi.

Kimia laut, yaitu studi tentang komposisi kimia dan proses kimia lautan dunia. Beberapa proses kunci yang dipelajari adalah siklus: karbon anorganik dan organik; nutrisi, seperti nitrogen dan fosfor; dan melacak elemen, seperti besi.

Pemodelan lingkungan, yaitu studi tentang penciptaan dan penggunaan model-model matematika dari lingkungan. Pemodelan lingkungan dapat digunakan murni untuk tujuan penelitian dan peningkatan pemahaman tentang sistem lingkungan, atau untuk memberikan analisis interdisipliner yang dapat menginformasikan pengambilan keputusan dan kebijakan.

Contoh Kimia Lingkungan

Contoh-contoh kajian kimia lingkungan diantaranya yaitu:

Kontaminasi dan polusi

Kontaminasi dan polusi keduanya merujuk pada keberadaan bahan kimia di lingkungan, tetapi berguna untuk membedakan antara kedua kondisi ini. Kontaminasi mengacu pada adanya satu atau lebih bahan kimia dalam konsentrasi yang lebih tinggi daripada yang biasanya terjadi di lingkungan sekitar, tetapi tidak cukup tinggi untuk menyebabkan kerusakan biologis atau ekologis. Sebaliknya, polusi terjadi ketika bahan kimia terjadi di lingkungan dalam konsentrasi yang cukup tinggi untuk menyebabkan kerusakan pada organisme. Polusi menghasilkan toksisitas dan perubahan ekologis, tetapi kontaminasi tidak menyebabkan kerusakan tersebut.

Bahan kimia yang umumnya terlibat dalam polusi termasuk gas sulfur dioksida dan ozon, beragam jenis pestisida, unsur-unsur seperti arsenik, tembaga, merkuri, nikel, dan selenium, dan beberapa biokimia yang terjadi secara alami. Selain itu, konsentrasi besar nutrisi seperti fosfat dan nitrat dapat menyebabkan eutrofikasi, sejenis polusi yang terkait dengan produktivitas ekologis yang berlebihan. Meskipun salah satu bahan kimia ini dapat menyebabkan polusi dalam situasi tertentu, mereka paling sering terjadi dalam konsentrasi yang terlalu kecil untuk menyebabkan toksisitas atau kerusakan ekologis lainnya.

Kimia lingkungan atmosfer

Gas nitrogen (N2) terdiri sekitar 79% dari massa atmosfer bumi, sementara 20% adalah oksigen (O2), 0,9% argon (Ar), 0,035% karbon dioksida (CO2), dan sisanya terdiri dari berbagai gas jejak. Atmosfer juga mengandung berbagai konsentrasi uap air, yang dapat berkisar dari 0,01% di udara Arktik dingin hingga 5% di udara tropis lembab. Atmosfer juga dapat mengandung gas, uap, atau partikulat dengan konsentrasi tinggi yang berpotensi membahayakan manusia, hewan lain, atau tumbuh-tumbuhan, atau yang menyebabkan kerusakan pada bangunan, seni, atau bahan lainnya. Polutan udara gas yang paling penting (dicantumkan berdasarkan abjad) adalah amonia (NH3), karbon monoksida (CO), fluorida (F, biasanya terjadi HF), oksida nitrat dan nitrogen dioksida (NO dan NO2, bersama-sama dikenal sebagai oksida nitrogen, atau NOx). ), ozon (O3), peroksiasetil nitrat (PAN), dan sulfur dioksida (SO2).

Kimia lingkungan air

Air permukaan bumi sangat bervariasi dalam konsentrasi bahan kimia terlarut dan tersuspensi. Selain air, kimia air laut didominasi oleh natrium klorida (NaCl), yang memiliki konsentrasi khas sekitar 3,5% atau 35 g / l. Beberapa danau air asin dapat memiliki konsentrasi ion terlarut yang jauh lebih besar, seperti Great Salt Lake di Utah, yang mengandung lebih dari 20% garam. Air tawar jauh lebih encer dalam ion, meskipun konsentrasinya bervariasi di antara badan air. Kation yang paling penting dalam air tawar khas adalah kalsium (Ca2 +), magnesium (Mg2 +), natrium (Na +), amonium (NH + 4), dan ion hidrogen (H +; ini hanya ada di perairan asam, jika tidak ion hidroksi atau OH – terjadi). Anion yang paling penting adalah bikarbonat (HCO3-) sulfat (SO 2+ 4), klorida (Cl-), dan nitrat (NO 3).

Kimia lingkungan tanah dan batuan

Elemen yang paling melimpah di tanah dan batuan khas adalah oksigen (47%), silikon (28%), aluminium (8%), dan besi (3-4%). Hampir semua elemen stabil lainnya juga ada di tanah dan batu, dan semua ini dapat terjadi dalam berbagai bentuk molekul dan mineral. Dalam keadaan tertentu, beberapa bahan kimia ini dapat terjadi dalam konsentrasi yang relatif tinggi, kadang-kadang menyebabkan kerusakan ekologis.

Ini dapat terjadi secara alami, seperti dalam kasus tanah yang dipengaruhi oleh apa yang disebut mineral serpentin, yang dapat mengandung ratusan hingga ribuan ppm nikel. Bahkan lingkungan perkotaan dapat sangat terkontaminasi oleh logam tertentu. Tanah yang terdapat di dekat pabrik perkotaan tempat untuk mendaur ulang baterai mobil tua dapat mengandung timbal dalam konsentrasi dalam kisaran persen, sedangkan tepi jalan dapat mengandung ribuan ppm timbal yang dipancarkan melalui penggunaan bensin bertimbal.

Minyak bumi

Polusi air juga dapat disebabkan oleh terjadinya hidrokarbon dalam konsentrasi besar, terutama setelah tumpahan minyak mentah atau produk-produk olahannya. Polusi minyak dapat diakibatkan oleh tumpahan fraksi minyak bumi yang tidak disengaja dari tanker yang hancur, anjungan pengeboran lepas pantai, saluran pipa yang rusak, dan dari tumpahan selama perang, seperti yang terjadi selama Perang Teluk 1991. Sumber polusi minyak penting lainnya termasuk pembuangan operasional dari kapal tanker yang membuang air lambung kapal berminyak. , dan rilis kronis dari kilang minyak dan limpasan perkotaan. Konsentrasi hidrokarbon alami dalam air laut adalah sekitar 1 ppb, sebagian besar disebabkan oleh pelepasan fitoplankton dan bakteri. Di bawah minyak yang tumpah di laut, konsentrasi hidrokarbon terlarut dapat melebihi beberapa ppm, cukup untuk menyebabkan keracunan bagi beberapa organisme.

4. Kesimpulan dan Saran

Dari penjelasan yang bisa dituliskan terkait dengan kimia lingkungan maka dapat dikatakan bahwa banyak bahan kimia diperkenalkan ke lingkungan dari berbagai sumber yang meliputi pestisida, emisi berbahaya dari pabrik dan kendaraan, dalam bentuk limbah kimia dari industri dan banyak lainnya. Kimia lingkungan meneliti penyebab utama dan mengembangkan metode, teknik, dan alat yang mengurangi pembuangan bahan kimia ke lingkungan. Sehingga dalam hal inilah kimia lingkungan juga berkontribusi pada pengembangan bahan kimia hijau yang mendegradasi senyawa menjadi produk berbahaya atau memulihkannya untuk penggunaan lebih lanjut. Mengurangi bahan kimia di lingkungan membantu tanaman dan hewan menderita lebih sedikit dari bahan kimia berbahaya. Oleh karena itulah atas penemuan ini dapat membantu mengurangi pemanasan global dengan menurunkan laju penipisan ozon dan endapan polutan di tempat-tempat yang padat penduduk dan juga berkontribusi banyak untuk mengurangi penggunaan TPA berbahaya yang persisten.

Saran

1. Agar digunakan dalam mengembangkan metode dan prosedur untuk mengurangi kontaminan atau bahan-bahan kimia di udara, sehingga kualitas udara dapat menjadi lebih bersih.

2. Agar digunakan untuk meminimalisir penggunaan bahan-bahan kimia dalam sektor manufaktur.

3. Agar digunakan dalam meneliti dan mengembangkan metode, alat, dan teknik untuk mengurangi pembuangan bahan-bahan kimia atau limbah ke lingkungan yang dapat berbahaya dan berisiko merusak lingkungan. Sehingga dapat membantu tumbuhan dan hewan terhindar dari bahan kimia yang mematikan.

 

DAFTAR PUSTAKA

Achmad, Rukaesih. 2004. Kimia Lingkungan. Yokyakarta: Andi.

A.S. Wasilah, dkk, 2002. Kimia Lingkungan, Jakarta: Pusat Penerbitan Universitas Terbuka.

Bailey, RA. Et al. 1978. Chemical of The Environmet, Academic Press, New york.

Jonathan Turk & Amos Turk, 1984.Environmental Science”, third edition. 

Manik, K.E.S. 2003. Pengelolaan Lingkungan, Jakarta: Djambatan.