Novelita_W_M_10508052

Novelita Wahyu Mondamina 10508052

4Novelita Wahyu Mondamina 10508052

Green chemistryGreen chemistry, didefinisikan oleh IUPAC sebagai penemuan, perancangan, dan pengaplikasian dari proses serta produk kimia yang dapat mengurangi atau mengeliminasi penggunaan serta penghasilan senyawa-senyawa yang berbahaya bagi lingkungan. Green chemistry merupakan salah satu upaya yang dilakukan manusia untuk penyelamatan bumi. Beberapa konsep yang terkandung dalam green chemistry adalah minimalisasi sampah, pemilihan pelarut, membuat reaksi yang efisien dan mencari rute sintesis alternatif dari sumber daya alam yang dapat diperbaharui. Pemikiran awal terbentuknya konsep green chemistry adalah sifat kimia yang dimiliki oleh suatu senyawa. Senyawa-senyawa kimia yang ada di alam pasti memiliki manfaat dan sifat yang berbahaya (hazardous). Kedua sifat ini bersifat khas pada senyawa tertentu yang muncul karena struktur molekulnya. Sifat bahaya yang dimiliki suatu senyawa antara lain mudah meledak, toksik (dapat menimbulkan penyakit seperti kanker), serta kerusakan global (perubahan iklim). Sifat-sifat tersebut dapat dimodifikasi dengan mengubah strukturnya. Dapat dikatakan bahwa dengan adanya pengubahan atau modifikasi struktur, suatu senyawa dapat memiliki sifat bahaya yang minim atau tidak ada sama sekali. Semakin banyak mengetahui senyawa kimia yang dapat menghasilkan efek toksik maupun bahaya lainnya, maka akan lebih banyak pilihan yang bisa dilakukan oleh peneliti untuk merancang senyawa kimia yang aman. Peneliti saat ini memiliki banyak akses informasi untuk mengetahui potensial toksisitas dari suatu senyawa yang mereka buat serta dari bahan yang mereka pilih. Kimiawan berbasis green chemistry dilatih untuk mengintegrasikan informasi yang mereka dapat untuk merancang senyawa yang dapat mengurangi sifat toksik. Contohnya adalah mereka dapat merancang molekul yang sangat besar dan tidak dapat menembus ke dalam paru-paru yang mana dapat menimbulkan efek toksik. Selain itu mereka juga dapat mengubah struktur suatu senyawa agar kulit tidak dapat mengabsorbsi senyawa tersebut sehingga kulit aman dari perngaruh lingkungan.Salah satu contoh yang dapat menggambarkan perbedaan antara ilmu kimia yang selama ini kita gunakan (traditional chemistry) dengan green chemistry adalah pada penggunaan minyak mentah hasil eksplorasi di lapisan bumi. Saat ini sebagian besar industri kimia masih menggunakan bahan baku yang tidak dapat diperbaharui untuk menghasilkan senyawa kimia turunannya. Karakteristik sistem produksi yang digunakan adalah konsumsi energi besar-besaran, tidak efisien, dan toksik. Akibatnya, banyak produk samping yang dihasilkan dan berbahaya. Pada green chemistry, karateristik sistem produksinya adalah memprioritaskan penggunaan bahan baku alternatif yang dapat diperbaharui termasuk penggunaan sampah pertanian atau biomass dan sampah makanan yang bukan merupakan bioproduk. Reaksi kimia dengan bahan-bahan tersebut tidak berbahaya daripada direaksikan dengan senyawa turunan hasil pemisahan minyak mentah. Terdapat 12 prinsip dari green chemistry yang diberikan oleh Paul Anastas dan John Warner dalam bukunya yang berjudul Green chemistry: Theory and Practice pada tahun 1998. Prinsip-prinsip ini merupakan pedoman yang dianut oleh kimiawan dan ilmuwan lainnya untuk mengimplementasikan green chemistry. Prinsip-prinsip tersebut adalah :1. Waste minimization dan preventionMenciptakan rute sintesis yang dapat mengurangi atau menghindari terbentuknya sampah. Lebih baik menghindari sampah daripada mendaur ulang sampah tersebut.2. Use catalysts instead of stoichiometric quantitiesReaksi yang memanfaatkan katalis memiliki keunggulan yaitu katalis dapat menyediakan jalan lain untuk mereaksikan satu prekursor dengan prekursor lainnya sehingga dapat menurunkan energi aktifasi. Akibatnya, produk lebih cepat terbentuk. Dengan penggunaan katalis, maka efisiensi penghasilan produk serta penghematan energi dapat tercapai. Jumlah katalis yang digunakan biasanya sangat sedikit.3. Reduce the use of chemical derivativesBiasanya penggunaan gugus proteksi dalam suatu reaksi dapat meningkatkan terbentuknya sampah sehingga perlu usaha lebih untuk mengolah kembali sampah tersebut. Selain itu juga perlu dihindari tahapan pembentukan senyawa antara sebelum produk dihasilkan, karena senyawa intermediat tersebut menambah produk samping yang nantinya menjadi sampah.4. Synthetic Efficiency (atom economy)Adanya rute sintesis yang efisien, yaitu merekasikan dua atau lebih prekursor dengan maksimal sehingga tidak ada lagi atom yang terbuang dan menjadi sampah.5. Taking advantage of chemicals designed for degradationMengurangi kerusakan lingkungan dengan penggunaan senyawa-senyawa kimia yang memang dirancang untuk dapat didegradasi oleh alam (biodegradable).6. Establishment of in process controls for pollution preventionAdanya kontrol di setiap reaksi kimia dalam rute sintesis diperlukan untuk menghindari terbentuknya polusi serta senyawa kimia intermediet yang kemungkinan muncul dan dapat membahayakan lingkungan.7. Use of renewable feedstocksPemanfaatan sumber daya alam yang dapat diperbaharui sebagai prekursor untuk sintesis produk kimia yang aman. Bahan baku yang tersedia di alam baik di darat maupun di laut banyak yang berpotensi sebagai prekursor yang aman dan dapat diperbaharui. Contohnya adalah minyak yang terkadung dalam tumbuhan seperti jagung. Alga juga dapat digunakan sebagai biodiesel. Berikut adalah diagram produksi dengan penggunaan sumber daya alam yang dapat diperbaharui sebagai prekursor :

8. Encourage energy efficiencyPerlunya dicari metode baru yang dapat menghemat penggunaan energi. Penghematan energi dapat mempengaruhi ekonomi (biaya produksi menjadi lebih murah) dan lingkungan.9. Use safer chemicalsPenggunaan bahan-bahan kimia yang aman bagi lingkungan.10. Design less hazardous synthesis methodsMencari metode rute sintesis alternatif yang dapat menghasilkan produk yang tidak berbahaya bagi manusia juga lingkungan.11. Use safer solvents and reaction conditionsPenggunaan pelarut dan kondisi reaksi yang aman dengan cara mencoba menghindari penggunaan pelarut, agen pemisah, atau bahan kimia pembantu lainnya. Pelarut digunakan seminimal mungkin dan tidak menimbulkan masalah pencemaran atau kerusakan terhadap lingkungan dan atmosfer. Air adalah contoh pelarut segala (universal solvent) yang ramah lingkungan.12. Accident preventionMemperkecil potensi kecelakaan dengan merancang bahan kimia dan wujud fisiknya yang dapat meminimalkan potensi kecelakaan kimia misalnya ledakan, kebakaran, atau pelepasan racun ke lingkungan.Aplikasi prinsip green chemistry dititikberatkan pada industri-industri dan jumlah industri yang telah mengaplikasikannya semakin lama semakin meningkat. Di Indonesia, memang belum terdapat perusahaan yang mengaplikasikan prinsip green chemistry, tetapi upaya industri-industri tersebut untuk menyelamatkan lingkungan sudah mulai terlihat, mulai dari pengolahan limbah yang dihasilkan baik ketika eksplorasi material kasar maupun produksi. Contoh industri yang telah melakukan pengolahan limbah adalah PT Chandra Asri. Industri ini telah berkomitmen untuk selalu menjaga lingkungan dengan beberapa cara, diantaranya adalah :a. Mengontrol aktivitas yang terjadi dalam industri baik pada sistem pengolahan bahan baku, maupun sistem produksi agar tidak mengkontaminasi lingkungan dan fasilitas lainnnya.b. Meminimalisasi pembuangan sampah yang dihasilkan pada sistem produksi ke alam tanpa adanya proses pengolahan terlebih dahulu.c. Melakukan penghematan penggunaan bahan baku, air, dan energi untuk mengurangi terjadinya polusi pada lingkungan.d. Memberikan pelatihan pada seluruh pekerja untuk menyakinkan bahwa mereka memiliki kepedulian yang tinggi terhadap lingkungan.e. Secara kontinu meningkatkan memperbaharui sistem manejemen lingkungan.Industri lainnya yang telah melakukan upaya penyelamatan lingkungan adalah PT Gas Negara. Perusahaan ini berkomitmen untuk memprioritaskan peningkatan kelestarian lingkungan. Usaha-usaha yang dilakukan telah terangkum pada Occupational Safety & Health and Environmental Management (OSH&EM) Policy. Terdapat tiga program utama yang dilakukan PT Gas Negara untuk meningkatkan kelestarian lingkungan yaitu :a. Environmental Monitoring ProgramMemonitor kualitas udara, air, dan tanah sebagai noise levels yang mana kualitas ketiga komponen tersebut harus berada dibawah ambang batas yang telah ditetapkan oleh Departemen MIGAS. Setiap semester PT Gas Negara harus menyerahkan laporan untuk dianalisis lebih lanjut serta ditentukan kinerja perusahaan tersebut oleh Departemen MIGAS.b. Environmental Management ProgramPT Gas Negara telah melaksanakan beberapa kegiatan yang terkait dengan Environmental Management Program yaitu rehabilitasi area yang digunakan untuk konstruksi pengiriman dan distribusi pipa saluran serta penanaman pohon di daerah distribusi pipa saluran.c. Conservation ProgramPenghematan energiAktivitas operasional PT Gas Negara tidak menggunakan secara langsung material kasar atau air, tetapi hanya menggunakan energi. Energi digunakan secara langsung untuk mengoperasikan turbin yang dapat mendistribusikan gas kepada konsumen seperti industri keramik dan kaca. Agar energi yang digunakan tidak berlebihan, perusahaan ini menggunakan beberapa cara yaitu menggunakan lampu pijar hemat energi serta mematikan lampu dan komputer ketika tidak diperlukan.

Subtitusi material berbahayaSalah satu jenis gas yang dapat membahayakan lapisan ozon dan berkontribusi pada global warming adalah freon yang biasa digunakan sebagai pendingin pada AC, kulkas, dan cooling towers. PT Gas Negara merupakan perusahaan yang merintis penggunaan gas alam sebagai pengganti gas yang berbahaya bagi lingkungan seperti freon.Di luar negeri, contoh perusahaan yang telah melakukan upaya penyelamatan lingkungan adalah perusahaan petrokimia Iran, QAPCO. Perusahaan ini telah mendapatkan sertifikat ISO 14001 men genai Environment Management System. Kontrol polusi yang dilakukan perusahaan tersebut meliputi pengumpulan dan pengolahan air limbah, serta mekanisme pembagian tanaman untuk meminimalisasi polusi udara. Beberapa industri luar negeri lainnya telah mendapatkan penghargaan karena industri tersebut telah mengaplikasikan green chemistry dalam kinerjanya. Pada tahun 2010 LS9,Inc mendapatkan penghargaan karena dapat memproduksi minyak sebagai bahan bakar ultra bersih (ultra clean diesel fuel) yang berasal dari gula fermentasi melalui mikroorganisme. Tahun 2009, penghargaan juga diraih oleh Virent Energy Systems, Inc. karena dapat menghasilkan gasolin, bahan bakar pesawat terbang, dan senyawa hidrokarbon lainnya yang berasal dari gula, pati, atau selulosa dengan metode bioforming. Pada tahun 2008, penghargaan diraih oleh Dow AgroSciences LLC karena telah menemukan spinetorm, insektisida yang ramah lingkungan. Dapat diaplikasikan pada beberapa tanaman seperti buah pome, stone fruit, dan kacang-kacangan. Surfaktan yang ramah lingkungan juga telah ditemukan oleh Jeneil Surfactan Company yaitu rhamnolipid biosurfaktan yang dibuat dari bakteri tanah. Perusahaan ini mendapat penghargaan pada tahun 2004.Tahun 2005, Ryoji Noyori mengajukan tiga aspek pengembangan green chemistry, yaitu karbon dioksida superkritis sebagai pelarut hijau, hidrogen peroksida sebagai oksidator hijau, dan penggunaan hidrogen dalam sintesis senyawa asimetris. Aplikasi tiga aspek tersebut sangat beragam seiring dengan meningkatnya penemuan di bidang green chemistry, diantaranya proses kimia dalam reaktor ukuran mikro, proses kimia yang melibatkan larutan ionik (ionic liquids) maupun reaksi kimia dalam pelarut multi fasa.Pelarut karbondioksida superkritis dapat digunakan sebagai alternatif pengganti pelarut organik yang banyak digunakan dalam ekstraksi dan fraksinasi senyawa dari tumbuh-tumbuhan, reaksi dengan biokatalis, pemurnian produk, dan produksi partikel mikro. Karbondioksida superkritis maupun cair dapat digunakan untuk ekstraksi senyawa kimia tergantung kelarutan senyawa yang akan diekstraksi. Sifat kimia karbondioksida cair adalah lebih tidak polar dibanding karbondioksida superkritis yang mengakibatkan pelarut ini hanya dapat diaplikasikan untuk senyawa kimia yang memiliki sifat non polar. Pada skala industri, telah banyak ditemukan bahwa karbondioksida cair digunakan untuk ekstraksi minyak esensial dan oleoresin. Karbondioksida superkritis dapat dimanipulasi suhu dan tekanannya sehingga dapat digunakan sebagai pelarut dengan selektifitas tinggi untuk ekstraksi berbagai senyawa. Oleh karena itu, kebanyakan ekstraksi senyawa yang terdapat pada tumbuh-tumbuhan menggunakan karbondioksida superkritis sebagai pelarut. Pada keadaan superkritis, karbondioksida memiliki tegangan permukaan dan viskositas yang rendah sehingga dapat menghasilkan laju transfer massa yang tinggi. Kondisi ini sangat ideal untuk mengekstraksi komponen dengan kemurnian yang tinggi dalam waktu singkat Hidrogen peroksida sebagai oksidator hijau dapat digunakan untuk pengganti senyawa klorin, klorin dioksida, dan natrium hipoklorida yang banyak dipakai dalam produk pembersih rumah tangga dan pewarna rambut, pemutih kertas, tekstil, dan industri laundry. Pada produk pembersih yang mengandung klorin, proses oksidasi dilakukan dengan menambahkan senyawa klorin pada senyawa kimia tertentu untuk menghasilkan produk berwarna. Proses terjadinya produk berwarna tersebut merupakan akibat dari adanya pergerakan elektron dari proses oksidasi dan reduksi. Ketika terjadi perpindahan elektron maka akan terjadi pengubahan struktur kimia dari senyawa tersebut sehingga ada warna yang dihasilkan. Penambahan oksidator senyawa klorin dapat menghasilkan produk samping yang berbahaya yaitu dioksin.Struktur dioksin :

Senyawa hidrogen peroksida tidak mengandung atom klorin dan dapat mengoksidasi senyawa kimia lainnya dengan menambahkan oksigen atau menghilangkan atom hidrogen. Dengan demikian senyawa yang teroksidasi tidak akan mengandung klorin dan menjadi polutan sehingga tidak akan menyebabkan timbulnya polusi pada lingkungan.Tantangan untuk memperoleh senyawa hidrogen peroksida sebagai pengganti klorin sangat besar. Pertama, proses oksidasi hidrogen peroksida bisa saja tidak selektif karena ketika reaksi dilakukan maka akan terjadi penguraian hidrogen yang dapat menghasilkan radikal bebas sehingga justru akan dihasilkan senyawa yang jauh lebih berbahaya daripada produk yang diinginkan. Kedua, kesuksesan pembentukan agen pemutih dengan senyawa peroksida membutuhkan suhu dan tekanan yang tinggi serta waktu reaksi yang lama. Hal ini berarti butuh lebih banyak energi, peralatan, dan laboratorium untuk melakukan proses reaksi. Untuk menghindari terbentuknya senyawa radikal, katalis dirancang agar dapat terbentuk senyawa intermediet yang aman selama proses oksidasi berlangsung. Katalis ini dapat meningkatkan selektifitas hidrogen peroksida dan dapat meminimalisasi pembentukan radikal bebas selama penguraian peroksida dan oksidasi berlangsung. Penelitian yang saat ini dikembangkan dengan prinsip green chemistry sangat banyak. Contohnya adalah sintesis bioplastik. Bioplastik merupakan produk plastik yang dapat didekomposisi oleh alam melalui mikroorganisme tertentu. Material yang dapat digunakan untuk membuat bioplastik antara lain 1,3-propanadiol, selulosa, limonen, polimer asam polilaktik, polisakarida, kedelai, dan pati. Peneliti dari ITB yang bekerja sama dengan universitas Syiah Kuala Banda Aceh telah mensintesis bioplastik antara polikaprolakton (PCL) dan pati tapioka dengan menggunakan minyak kelapa sawit. Untuk bioplastik berbahan dasar selulosa, cara pembuatannya adalah dengan mengekstraksi dari bagian tumbuhan terutama pada pada batang. Selanjutnya selulosa direaksikan dengan senyawa kardanol sejenis minyak untuk menghasilkan termoplastik yang tahan panas, air, dan jernih. Bioplastik ini mengandung komponen selulosa lebih dari 70%. Diagram pembuatan bioplastik secara umum:

Produk hasil sintesis dengan menggunakan prinsip green chemistry lainnya adalah biodiesel, bahan bakar yang berasal dari lipid yang terkandung didalam alga. Jenis alga yang digunakan adalah Dunaliella, spesies alga mikroskopik. Alga merupakan sumber penghasil bahan bakar yang potensial dan dapat menyediakan material bahan bakar 100 kali lebih banyak daripada tumbuhan lainnya per 1 acre. Dalam 1 acre, per tahun dapat dihasilkan 100 galon bahan bakar. Selain itu, penumbuhan alga tidak mensyaratkan kondisi yang ekstrim sehingga dapat dapat ditumbuhkan dengan mudah, yang berarti penyediaan dan distribusi bahan bakar juga bisa dilakukan dengan mudah. Spesi alga ini tidak seperti spesi alga lainnya, memiliki membran sel yang berarti akan lebih mudah mengekstraksi asam lemak. Pencarian sumber katalis baru sebagai implementasi prinsip green chemistry banyak dilakukan. Kebutuhan akan katalis senyawa kompleks disebabkan karena sintesis senyawa target memerlukan kondisi reaksi yang lembut (wild), kontrol yang ketat terhadap terbentuknya isomer molekul,hasilyang tinggi dengan sedikit mungkin produk samping, serta reaktifitas yang tinggi. Salah satu contoh logam yang berpotensi untuk menjadi katalis adalah Indium. Logam ini dapat dimanfaatkan pada reaksi sintesis bahan baku polikarbonat. Polikarbonat merupakan senyawa polimer yang digunakan dalam berbagai kebutuhan, misalnya untuk kemasan. Polikarbonat dihasilkan dari reaksi lelehan difenil karbonat dengan bisfenol-A. Difenil karbonat tersebut merupakan hasil transesterfikasi dimetil karbonatdengan fenol. Reaksi ini berlangsung dengan kehadiran katalis asam Lewis. Penelitian awal menunjukkan bahwa logam Indium dapat dimanfaatkan sebagai katalis asam Lewis, yaitu indium (III) klorida. Penelitian tersebut membuka peluang untuk melakukan reaksi transeterifikasi menggunakan katalis yang tidak terlalu peka terhadap kelembaban.Dalam perkembangannya, prinsip-prinsip yang ditetapkan dalam green chemistry tidak dapat dilaksanakan dengan mudah. Tantangan yang dihadapi kimiawan saat ini adalah untuk menciptakan produk dari proses yang berulang secara terus menerus tanpa adanya energi yang terbuang untuk meningkatkan kualitas kehidupan terutama dari segi lingkungan dan kompetisi industri. Kesuksesan kimiawan dapat dilihat dari semakin banyaknya jumlah industri yang mengaplikasikan prinsip green chemistry baik dalam negeri maupun luar negeri. Dengan adanya green industry, maka akan timbul kesempatan untuk berkompetisi secara sehat dalam hal penghasilan green product. Diharapkan pada masa mendatang akan lebih banyak green product yang dihasilkan serta berasal dari rute sintesis alternatif dan material yang dapat diperbaharui. Dengan demikian, bumi akan terselamatkan dan generasi mendatang tetap bisa menikmati indahnya alam.