Bahan Kimia Ramah Lingkungan [PDF]

Citation preview

Bahan Kimia Ramah Lingkungan (Green Chemistry) Laboratorium kimia tidak hanya mempersoalkan hasil akhir, tetapi juga begaimana proses inkuiri dapat ikut berkembang. Akan tetapi kegiatan laboratorium kimia juga merupkan sumber bahan kimia yang kemudian limbahnya menimbulkan pencemaran lingkungan. Pembelajaran yang mengacu pada green chemistry menjadi sangat penting, dalam rangka mewujudkan pembelajaran kimia yang efektif namun harus juga menjamin perlindungan terhadap lingkungan dan warga sekolah itusendiri. (Nugrohadi.2009) Green chemistry adalah suatu konsep teknologi kimia inovatif yang mengurangi atau menghilangkan penggunaan atau timbulnya bahan kimia berbahaya dalam desain, pembuatan dan penggunaan produk kimia (Nurma, 2008). Tidak hanya itu, konsep green chemistry menawarkan penggunaan bahan yang bijak, aman, ramah lingkungan, hemat, dan optimal dalam penggunaannya. Anastas dan Warner (1998) telah mengembangkan prinsip-prinsip green chemistry. Beberapa prinsip green chemistry yang dapat diaplikasikan dalam dunia pendidikan adalah penggunaan bahan kimia yang aman, penggunaan pelarut dan zat tambahan yang aman, penggunaan bahan terbarukan, pencegahan polusi dan peningkatan keselamatan kerja. Menurut Ryoji Noyori, peraih hadiah Nobel Kimia pada tahun 2001, terdapat 3 kunci perkembangan Green Chemistry. Yaitu, penggunaan Supercritical Carbon Dioxide sebagai pelarut, larutan Hidrogen Peroksida untuk proses oksidasi yang bersih (clean oxidation), dan penggunaan Hidrogen dalam sintesis kiral (chiral synthesis). 1. Supercritical Carbon Dioxide adalah karbon dioksida (CO2) yang berada dalam fase cair (liquid phase), yang berada di atas ataupun pada temperatur dan tekanan kritis. Yaitu pada temperatur 31,1oC ke atas dan tekanan 73,3 atm. Zat ini banyak dimanfaatkan sebagai pelarut dalam industri, dikarenakan oleh zat ini memiliki kandungan racun yang rendah dan memiliki tidak memiliki dampak lingkungan yang berarti. Selain itu, rendahnya temperatur dari proses dan stabilitas CO2 memungkinkannya berfungsi sebagai pelarut layaknya aqua distilata. 2. Hidrogen Peroksida (H2O2), adalah suatu senyawa yang lazim digunakan sebagai dalam proses pemutihan kertas (paper-bleaching) dan desinfektan. Hidrogen Peroksida merupakan salah satu senyawa yang tergolong ke dalam oksidator kuat. Melalui proses katalisasi, dapat dihasilkan radikal hidroksil (-OH) yang memiliki potensial oksidasi dibawah Fluor (F). Keunggulan Hidrogen Peroksida dibandingkan senyawa yang lain adalah, senyawa ini tidak meninggalkan residu yang berbahaya. Selain itu, kekuatan oksidatornya dapat disesuaikan (adjustable). 3. Sintesis kiral (chiral synthesis), adalah suatu proses sintesis organik yang menghasilkan suatu senyawa dengan elemen kiralitas yang diinginkan. Bahan kimia ramah lingkungan merupakan falsafah produk dan proses yang mengurangi atau meniadakan penggunaan dan terciptanya bahan berahaya. Dua belas prinsip bahan kimia ramah lingkungan dalam daftar berikut bisa diterapkan ke semua laboratorium dan digunakan sebagai panduan untuk merancang dan melaksanakan eksperimen yang bijak. Bahan- bahan kimia tersebut masing- masing mempunyai simbol bahaya di botolnya. Simbol bahaya dari bahan kimia dan contoh penemapatannya :



12 belas prinsip bahan kimia ramah lingkungan (green Chemistry ) (paul Anastas dan john Warner.1998): 1. Cegah limbah. Rancang sintesis kimia yang tidak menyisakan limbah apapun yang harus diolah atau dibersihkan. Prinsip ini terkait dengan kemampuan kimiawan untuk merancang ulang transformasi kimia untuk meminimalkan produksi limbah berbahaya yang sangat penting dalam pencegahan polusi. Dengan mencegah munculnya banyak sampah, kita meminimalkan bahaya yang berhubungan dengan limbah, transportasi, penyimpanan, dan perawatan. 2. Rancang bahan kimia dan produk yang lebih aman. Rancangan produk kimia yang sangat efektif, namun hanya mengandung sedikit racun atau tidak sama sekali. Metode sintesis seharusnya didesain untuk menggunakan dan menghasilkan zat yang memiliki kadar sekecil mungkin atau bahkan tidak beracun terhadap kesehatan manusia dan lingkungan. Semaksimal mungkin diupayakan pula untuk tidak menggunakan zat tambahan (misalnya, pelarut dan agen pemisah). Penggunaan pelarut biasanya mengarah ke produksi limbah. Oleh karena itu, penurunan volume pelarut atau bahkan penghapusan pelarut secara menyeluruh akan lebih baik. Pada kasus ketika pelarut diperlukan, hendaknya perlu diperhatikan penggunaan pelarut yang aman. 3. Rancangan sintesis bahan kimia yang tidak terlalu berbahaya. Rancangan sintesis untuk menggunakan dan menghasilkan zat dengan toksisitas rendah atau tidak beracun sama sekali bagi manusia dan lingkungan. 4. Gunakan bahan mentah yang dapat diperbaharui. Bila memungkinkan, transformasi kimia harus dirancang untuk memanfaatkan bahan baku yang terbarukan. Contoh bahan baku terbarukan termasuk produk pertanian atau limbah dari proses lainnya. Contoh bahan baku tak terbarukan termasuk bahan baku yang ditambang atau dihasilkan dari bahan bakar fosil (minyak bumi, gas alam, dan batubara). 5. Gunakan katalis, Secara stoikiometri, katalis dengan selektivitas yang tinggi memang lebih unggul dalam reaksi. Katalis dapat memainkan beberapa peran dalam proses transformasi, antara lain dapat meningkatkan selektivitas reaksi, mengurangi suhu transformasi, meningkatkan tingkat konversi produk, dan mengurangi limbah reagent (karena



mereka tidak dikonsumsi selama reaksi). Dengan mengurangi suhu, kita dapat menghemat energi dan berpotensi menghindari reaksi samping yang tidak diinginkan. 6. Hindari penggunaan bahan kimia derivatif Derivatisasi yang tidak perlu (penggunaan kelompok "blocking", proteksi/deproteksi, modifikasi sementara proses fisika/kimia) harus dikurangi atau dihindari, karena langkah-langkah seperti ini membutuhkan reagent tambahan dan dapat menghasilkan limbah. Transformasi sintesis yang lebih selektif akan menghilangkan atau mengurangi kebutuhan untuk proteksi gugus fungsi. Selain itu, urutan sintesis alternatif dapat menghilangkan kebutuhan untuk mengubah gugus fungsi dengan adanya gugus fungsi lain yang lebih sensitif. 7. Maksimalkan ekonomi atom. "Ekonomi atom" adalah sebuah konsep yang dikembangkan oleh Barry Trost dari Stanford University untuk mengevaluasi efisiensi transformasi kimia. Mirip dengan perhitungan hasil, ekonomi atom merupakan rasio dari total massa atom dalam produk yang diinginkan dengan massa total atom pada reaktan. Ekonomi atom memilih transformasi yang menggabungkan sebagian besar bahan awal ke dalam produk lebih efisien dan meminimalkan limbah. 8. Gunakan pelarut dan kondisi reaksi yang lebih aman. Hindari menggunakan pelarut, bahan pemisah, atau bahan kimia tambahan lainnya. Jika bahan ini diperlukan, gunakna bahan kimia yang tidak berbahaya. 9. Tingkatkan efisiensi energi. Kebutuhan energi dalam proses kimia harus diakui berdampak pada lingkungan dan ekonomi, sehingga perlu ada upaya efisiensi energi. Jika memungkinkan, metode sintesis dan pemurnian harus dirancang untuk suhu dan tekanan ruang sehingga biaya energi yang berkaitan dengan suhu dan tekanan yang ekstrem dapat ditekan. Jalankan reaksi kimia pada suhu ruangan dan tekanan bila memungkinkan. 10. Desain produk yang terdegradasi. Produk kimia seharusnya didesain hingga pada akhir fungsinya nanti dapat terurai menjadi produk terdegradasi yang tidak berbahaya ketika dilepaskan ke lingkungan. Di sinilah arti pentingnya sintesis biomaterial sehari-hari yang biodegradable, misalnya biopolimer dan plastik ramah lingkungan. 11. Analisis real-time untuk mencegah polusi Selalu penting untuk memonitor kemajuan reaksi untuk mengetahui kapan reaksi selesai atau untuk mendeteksi munculnya produk samping yang tidak diinginkan. Bila memungkinkan, metodologi analitis harus dikembangkan dan digunakan untuk pemantauan setiap saat (realtime) pada proses dan kontrol untuk meminimalkan pembentukan zat berbahaya. 12. Batasi potensi terjadinya kecelakaan. Salah satu cara untuk meminimalkan potensi kecelakaan kimia adalah memilih pereaksi dan pelarut yang memperkecil potensi ledakan, kebakaran, dan kecelakaan yang tak disengaja. Risiko yang terkait dengan jenis kecelakaan ini kadang-kadang dapat dikurangi dengan mengubah bentuk (padat, cair, atau gas) atau komposisi dari reagent.



Berdasar prinsip tersebut, fokus utama green chemistry yang juga menjadi fokus utama penelitian dewasa ini adalah: 1. Rute alternatif proses sintesis yang didasarkan pada efisiensi atom, dapat dicapai dengan pemakaian katalis dan biokatalis, proses sintesis alami (misalnya fotokimia dan elektrokimia) 2. Kondisi reaksi alternatif yang didasarkan pada pemakaian pelarut yang mempunyai dampak kecil terhadap lingkungan, menaikkan selektifitas dan menurunkan jumlah limbah dan emisi yang dihasilkan. 3. Desain, penggunaan dan produksi bahan kimia yang relatif tidak toksik yang bisa menurunkan potensi kecelakaan. 4. Pemakaian bahan dasar dan reagen yang bisa meninggalkan ketergantungan pada bahan bakar minyak. 5. Evaluasi bahaya yang ditimbulkan oleh proses kimia, produk kimia dan reagen serta produk samping. Green chemistry ditujukan pada dampak produk dan proses industri terhadap lingkungan. Prinsip utama dalam green chemistry adalah “mencegah lebih baik daripada mengobati”, sehingga tujuan Green chemistry adalah mencegah timbulnya polusi daripada menangani limbah yang terjadi. Laboratorium lebih aman dan terjamin jika mereka mengganti bahan kimia yang tidak berbahaya, atau kurang berbahaya bila memungkinkan. Beberapa contoh bahan pengganti yaitu:



Penyimpanan bahan kimia Ikuti panduan umum ini saat menyimpan bahan kimia dan peraltan bahan kimi (Moran, L.and Masciangoli, T., 2010): 1. Sediakan tempat penyimpanan khusus untuk masing-masing bahan kimia dan kembalikan bahan kimia ketempat itu setelah digunakan. 2. Simpan bahan dan peralatan di lemari dan rak khusus penyimpanan. 3. Amankan rak dan unit penyimpanan lainnya. Pastikan rak memiliki bibirpembatas dibagian depan agar wadah tidak jatuh. Idealnya, tempatkan wadah cairan pada baki



logam atau plastik yang bisa menampung cairan jika wadah rusak. Tindakan pencegahan ini utamnya penting dikawasan yang rawan gempa bumi atau kondisi cuaca ekstrim lainnya. 4. Hindari menyimpan bahan kimia diatas bangku, kecuali bahan kimia yang sedang dugunkan. Hindari juga menyimpan bahan dan peralatan diatas lemari. Jika terdapat sprinkler, juga jaral bebas minimal 18 inci dari kepala spirinkler. 5. Jangan menyimpan bahan pada rak yang tingginya lebih dari 5 kaki (±1,5 m) 6. Hindari menyimpan bahan berat dibagian atas. 7. Jaga agar pintu keluar, koridor, area dibawah meja atau bangku, serta area perlatan keadaan darurat tidak dijadikan tempat penyimpanan peralatan dan bahan. 8. Labeli semua wadah bahan kimia dengan tepat. Letakkan nama pengguna dan tanggal penerimaan pada semua bahan yang dibeli untuk membantu kontrol inventaris. 9. Hindari menyimpan bahan kimia pada tudung asap kimia, kecuali bahan kimia yang sedang digunakan. 10. Simpan racun asiri (mudah menguap) atau bahan kimia pada lemari berventilasi. Jika bahan kimia tidak memerlukan lemari berventilasi, simpan didalam lemari yang bisa ditutup atau rak yang memiliki bibir pembatas dibagian depan. 11. Simpan cairan yang mudah terbakar di lemari penyimpanan cairan yang mudah terbakar yang disetujui 12. Jangan memaparkan bahan kimia yang disimpan ke panas atau sinar matahri lansung. 13. Simpan bahan kimia dalam kelompok-kelompok bahan yang sesuai secara terpisah yang disortirkan berdasarkan abjad. 14. Ikuti semua tindakan pencegahan terkait penyimpanan bahan kimia yang tidak sesuai 15. Berikan tanggung jawan untuk fasilitas penyimpanan dan tanggung jawab lainnya diatas kepada satu penangung jawab utama dan satu penangung jawab cadangan. Kaji tanggung jawab ini minimal setiap tahun.