Materi Kimia Kelas 10 Kimia Hijau [PDF]

Citation preview

Pengertian dan Pentingnya Kimia Hijau. 1. Contoh-contoh proses kimia dan reaksi kimia yang ada di sekitar kita. a) Proses kimia: Fotosintesis ● Persamaan reaksi kimia: 6 CO2 (g) + 6 H2O (l) → C6H12O6 (s) +6 O2 (g). ● Penjelasan reaksi kimia: -



Reaksi fotosintesis dibantu sinar uv memerlukan gas CO2. (Gas rumah kaca menyebabkan peningkatan suhu bumi) Fotosintesis mengurangi gas CO2 dan pemanasan global.



-



Produk dari reaksi fotosintesis adalah gula glukosa (C6H12O6) dan gas Oksigen (O2). Glukosa sebagai sumber energi bagi tanaman dan Oksigen bermanfaat untuk kehidupan manusia dan hewan.



b) Proses kimia: Pembakaran tidak sempurna ● Persamaan reaksi kimia: 3CxHy(g) + (3/2 x + ¾ y) O2(g) → x CO2 (g) + 3/2 y H2O (l) + xCO (g) + xC (s) ● Penjelasan reaksi kimia: -



Proses pembakaran sampah dilakukan di ruang terbuka artinya jumlah udara yang digunakan untuk membakar sampah terbatas.



-



Salah satu komponen udara adalah gas oksigen (O2). Jika jumlah udara terbatas maka jumlah gas O2 juga berkurang akibatnya pembakaran ini menghasilkan gas karbon monoksida (CO) dan padatan arang karbon (C) yang mencemari udara sekitar.



c) Proses kimia: Perkaratan besi ● Persamaan reaksi kimia: 4 Fe (s) + 3 O2(g) + 2x H2O (l) → 2 Fe2O3.x H2O (s) ● Penjelasan reaksi kimia: -



Jika benda yang terbuat dari besi (Fe) bereaksi dengan udara maka lamakelamaan akan terjadi perkaratan (Fe2O3.x H2O) sehingga benda akan rusak, karena udara mengandung gas oksigen (O2) dan uap air (H2O).



-



Perkaratan ini ditandai dengan munculnya lapisan tipis berwarna merah kecoklatan pada permukaan benda.



d) Proses kimia: Pemanggangan roti ● Persamaan reaksi kimia: 2NaHCO3(s) → Na2CO3(s) + H2O(l) + CO2(g) ● Penjelasan reaksi kimia:



-



Soda kue ( NaHCO3 ) akan menghasilkan gas CO2 jika dipanaskan.



-



Gas ini memberi tekanan pada dinding adonan roti sehingga membentuk rongga-rongga.



-



Keadaan ini membuat roti mengembang dan menjadi lebih empuk.



2. Prinsip kimia hijau pertama kali dicetuskan pada 1998 oleh Paul Anastas ● Father of Green Chemistry adalah Paul Anastas dan John Warner. ● Prinsip Green Chemistry atau kimia hijau : bagaimana mendesain produk kimia dan prosesnya untuk mengurangi / menghilangkan penggunaan bahanbahan kimia berbahaya bagi manusia, hewan, dan lingkungan. ● Bahaya bahan kimia ledakan fisik, sifat mudah terbakar, toksikologimutagenIor terasaik, karsinogenik, termasuk perubahan iklim global, penipisan lapisan ozon, pencemaran lingkungan lainnya, dan paparan kimia. ● Pengembangan berkelanjutan dalam konsep kimia : Memikirkan pilihan lebih aman dan lebih baik untuk bahan dan proses kimia. 3. Cara mencegah kerusakan terkait bahan kimia ● Mengganti klorofluorokarbon (CFC) dengan hidroklorofluorokarbon (HClFC) dan hydrofluorocarbon (HFC) (yang lebih aman mencegah risiko besar terkait lapisan ozon bumi.) ● Mengurangi penggunaan bahan bakar fosil ● Mengembangkan pestisida yang lebih ramah lingkungan. Prinsip Kimia Hijau dalam Mendukung Upaya Pelestarian Lingkungan. 4. Cara penggunaan bahan kimia di rumah sebagai kontribusi terhadap prinsip kimia hijau : ● Menggunakan bahan kimia secukupnya, ● Membuang bahan kimia pada tempatnya, ● Menyimpan bahan kimia dengan cara yang benar, ● Mengganti bahan kimia yang berbahaya dengan bahan alam yang lebih ramah lingkungan, ● Menggunakan kembali bahan plastik.



5. Kimia hijau : pendekatan kimia yang bertujuan memaksimalkan efisiensi dan meminimalkan pengaruh bahaya bagi kesehatan manusia dan lingkungan. 6. Tujuan akhir dari prinsip kimia hijau adalah pelestarian lingkungan



7.



Prinsip kimia Hijau No



Prinsip Kimia Hijau



Simbol/Gambar



1.



Mencegah limbah : Mengutamakan pencegahan limbah daripada penanggulangan / pembersihan limbah setelah proses sintesis serta meminimalkan limbah pada setiap proses. Mencegah limbah



2.



Memaksimalkan nilai ekonomi suatu atom : Mengurangi limbah pada level molekul dengan memaksimalkan jumlah atom dari semua pereaksi menjadi produk akhir. Atom ekonomi berguna untuk mengevaluasi efisiensi reaksi. Memaksimalkan nilai ekonomi atom



3.



Sintesis



kimia



yang



bahayanya



sedikit



:



Mendesain reaksi kimia dan rute sintesis yang aman serta . mempertimbangkan semua bahan berbahaya selama reaksi berlangsung termasuk limbah. Sintesis kimia 4.



Mendesain proses yang melibatkan bahan kimia yang aman : Memprediksi dan mengevaluasi aspek sifat fisika, toksisitas, dan lingkungan



Mendesain proses bahan kimia aman 5.



Menggunakan pelarut dan kondisi reaksi yang lebih aman : Memilih pelarut paling aman serta meminimalkan



jumlah



pelarut



agar



tidak



menghasilkan persentase limbah yang besar. Menggunakan pelarut aman



6.



Mendesain efisiensi energi : Memilih jalan reaksi kimia



paling



kecil



energinya,



Menghindari



pemanasan, pendinginan, tekanan dan kondisi vakum. Mendesain efisiensi energi 7.



Menggunakan bahan baku terbarukan : Bahan baku produk pertanian / hasil alam. Bahan baku tak terbarukan dari bahan bakar fosil : minyak bumi, gas alam, batu bara, dan bahan tambang lainnya.



Menggunakan bahan baku terbarukan



8.



Mengurangi bahan turunan kimia : Mengurangi tahapan



reaksi, tambahan



bahan kimia,



dan



produksi limbah. Mengurangi bahan turunan kimia 9.



Menggunakan katalis : Meningkatkan selektivitas, mengurangi limbah, waktu reaksi, dan energi suatu reaksi Menggunakan katalis



10.



Mendesain bahan kimia dan produk yang terdegradasi setelah digunakan : Desain Bahan kimia mudah terdegradasi dan tidak terakumulasi di lingkungan. Mendesain bahan kimia dan produk degradasi



11.



Menganalisis secara langsung untuk mencegah polusi : Metode analisis real-time untuk mencegah pembentukan bahan berbahaya



Analisis pencegahan polusi 12.



Mencegah potensi kecelakaan : Memilih bahan kimia dalam reaksi kimia dan mengembangkan prosedur menghindari kecelakaan Mencegah potensi kecelakaan



8. Hubungan prinsip kimia hijau terhadap fakta dan solusi dalam



● ●



●



●



mendukung upaya pelestarian lingkungan. Topik kimia hijau : Mencegah limbah Permasalahan : 1) Indonesia penyumbang sampah plastik terbesar ke-2 di dunia (1,23 million metric ton). 2) Banyak sampah plastik di rumah saya. Solusi : 1) Menggunakan bioplastik dari pati singkong yang tidak menghasilkan limbah telah dilakukan oleh tim peneliti dari LIPI sejak tahun 2016 hingga kini. 2) Membawa tas belanja dari rumah saat berbelanja. 3) Mengolah plastik bekas kemasan sebagai tas, tempat pena, tempat sampah, pot bunga, dan lainnya Sumber informasi : 1) htps://www.wwf.org.uk/updates/how-does-plastic-end-ocean 2) https://www.liputan6.com/regional/read/3925727/bioplastik-plastikramah-lingkungan-dari-singkong



9. Proses kimia dalam kehidupan sehari-hari terkait hal-hal yang tidak



sesuai dengan prinsip kimia hijau dan solusinya.



No.



Kegiatan atau kejadian di dalam/sekitar rumah



1. 



Membakar sampah di udara terbuka Proses kimia Proses pembakaran tidak sempurna. Persamaan reaksi kimia setara (cari dari berbagai sumber informasi dengan dipandu guru) Reaksi pembakaran tidak sempurna: : 3 2



3 CxHy (g) + ( x +



3 3 y) O2 (g) → x CO2 (g) + y H2O (l) + x CO (g) + x 4 2



C (s) Hal yang tidak sesuai dengan prinsip kimia hijau ●



Proses pembakaran tak sempurna melepaskan gas CO 2 sebagai gas rumah kaca yang menyebabkan peningkatan suhu bumi, dan gas karbon monoksida (CO) yang berbahaya bagi kesehatan Tindakan sebagai solusi penerapan prinsip kimia hijau



●



Pilah sampah plastik dari sampah organik. Sampah plastik didaur ulang menjadi pot tanaman, sedangkan sampah organik dijadikan kompos.



No.



Kegiatan atau kejadian di dalam/sekitar rumah



2.



Membuang limbah deterjen bekas mencuci pakaian ke sungai dan perairan terbuka Proses kimia Reaksi sabun atau deterjen dalam air Persamaan reaksi kimia setara (cari dari berbagai sumber informasi dengan dipandu guru) Reaksi sabun atau detergen dalam air : 1 C17H35COONa (s) + 1 H2O → 1 C17H35COOH (aq) + 1 NaOH (aq) Hal yang tidak sesuai dengan prinsip kimia hijau



Penggunaan detergen mengandung komponen utama yaitu surfaktan yang merupakan bahan kimia sulit terdegradasi di lingkungan, di samping itu limbah deterjen mengandung fosfat yang bisa mengakibatkan terjadinya eutrofikasi jika di buang ke badan air.  ● Busa yang berasal dari bahan surfaktan (ABS) sulit terurai di alam, sehingga menimbulkan masalah keracunan pada biota air.  ● Busa deterjen yang dibuang ke sungai menyebabkan kontak air dan udara menjadi terbatas sehingga menurunkan proses pelarutan oksigen ke dalam air dan mengakibatkan organisme di dalam air kekurangan oksigen dan  mengalami kematian. ● Bahan builder menghasilkan fosfat (STPP) dalam jumlah terlalu banyak menyebabkan pengkayaan unsur hara (eutrofikasi) yang berlebihan pada air, sehingga air kekurangan oksigen akibat pertumbuhan dan perkembangan algae (phytoplankton) yang cepat. Alga yang merupakan makanan bakteri memicu kelebihan populasi bakteri sehingga membahayakan kehidupan biota air. ● Bahan surfaktan (ABS) dapat menyebabkan biota sungai dan laut mengalami mutasi gen Tindakan sebagai solusi penerapan prinsip kimia hijau ●



●



●



●



No. 3.



Pilih deterjen yang ramah lingkungan (biodegradable), biasanya deterjen ini mengandung sedikit busa dan air bekasnya dapat digunakan kembali untuk menyiram tanaman Cucilah pakaian dalam jumlah yang cukup (minimal 15 helai), mencuci dalam jumlah yang sedikit-sedikit lebih boros detergen dan air yang pada akhirnya limbah yang terbuang semakin banyak Menanami selokan dengan tanaman air yang bisa menyerap zat pencemar, seperti bunga ungu, lidi air, futoy ruas, bunga coklat, malati air dan lidi air Membuat Sistem Pengolahan Air Limbah atau SPAL sederhana di rumah untuk menangani buangan limbah (non black water). Dengan sistem ini dibutuhkan dua buah bak, yaitu bak pengumpul sebagai penangkap sampah, pasir dan minyak serta pada bak resapan, diberikan arang dan batu koral untuk menyaring zat pencemar. Air hasil pengolahan bisa digunakan kembali untuk menyiram tanaman, kloset, cuci piring, pakaian, dll. Tapi tidak untuk diminum.



Kegiatan atau kejadian di dalam/sekitar rumah Pembakaran bahan bakar fosil yang dapat menimbulkan hujan asam Proses kimia



-



Reaksi Hujan Asam Reaksi Korosi atau Perkaratan Persamaan reaksi kimia setara (cari dari berbagai sumber informasi dengan dipandu guru)



Reaksi Hujan Asam : - 2SO2 + O2 → 2SO3 (Gas sulfur dioksida mengikat oksigen di udara menjadi sulfur trioksida - SO3 + H2O → H2SO4 (Sulfur trioksida bereaksi dengan air di udara membentuk air hujan berupa asam sulfat Reaksi perkaratan atau korosi : 3 2



2Fe (s)+  O2 (g) + x H2O (l) → 1 Fe2O3.xH2O (s) Hal yang tidak sesuai dengan prinsip kimia hijau -



-



Kegiatan pembakaran bahan bakar fosil memicu timbulnya gas Sulfur dioksida (SO2) yang mengikat oksigen di udara membentuk sulfur trioksida (SO3) kemudian bereaksi dengan air membentuk hujan asam (H2SO4) yang bisa membahayakan kesehatan manusia dan merusak lingkungan. Hujan asam juga dapat menimbulkan terjadinya korosi atau perkaratan pada benda-benda logam seperti fasilitas umum berupa jembatan dari besi yang bisa membahayakan keselamatan manusia. Tindakan sebagai solusi penerapan prinsip kimia hijau



-



Menggunakan bahan bakar yang mengandung kadar belerang rendah Mengaplikasikan prinsip 3R : Reuse, Recycle, dan Reduce Menggunakan bahan bakar dan sumber energi terbarukan yang ramah lingkungan



No.



Kegiatan atau kejadian di dalam/sekitar rumah



4.



Menggunakan kendaraan bermotor berbahan bakar fosil (BBM) tanpa uji emisi Proses kimia



-



Pembakaran tidak sempurna pada kendaraan bermotor Persamaan reaksi kimia setara (cari dari berbagai sumber informasi dengan dipandu guru)



Reaksi Pembakaran tidak sempurna : 3 2



3 CxHy (g) + ( x +



3 3 y) O2 (g) → x CO2 (g) + y H2O (l) + x CO (g) + x 4 2



C (s) Hal yang tidak sesuai dengan prinsip kimia hijau -



-



Pembakaran yang tidak sempurna menghasilkan gas-gas beracun yang berbahaya bagi manusia dan lingkungan. Penyumbang polusi terbesar di kota-kota besar dikarenakan emisi bahan bakar. Pembakaran tidak sempurna disebabkan oleh beberapa faktor, seperti desain konstruksi mesin dan sistem kontrol udara bahan bakar yang tidak ideal. Polutan dari pembakaran hidrokarbon antara lain gas CO bersifat racun dalam darah, gas CO2 menyebabkan pemanasan global, gas SOx mengakibatkan hujan asam, gas NOx menyebabkan smog dan partikulat karbon. Tindakan sebagai solusi penerapan prinsip kimia hijau



-



Melakukan Penghijauan atau pembuatan taman kota untuk melindungi lingkungan dan mengubah gas buang CO2 menjadi O2 melalui proses fotosintesis Mengganti bahan bakar dengan Sel bahan bakar (fuel cell) melibatkan reaksi antara O2 dan H2 dengan produk reaksi yang ramah lingkungan yaitu H2O Menggunakan Konverter katalitik pada sistem buangan kendaraan bermotor untuk mengubah gas buang seperti CO dan NOx menjadi gas yang lebih aman yaitu N2 dan CO2 Melakukan EFI (electronic fuel injection) pada sistem bahan bakar kendaraan untuk menghasilkan pembakaran sempurna sehingga mengurangi emisi gas polutan Melakukan uji emisi secara berkala untuk mengetahui apakah kendaraan anda memiliki emisi sesuai standar yang telah ditetapkan atau tidak. Membatasi penggunaan bahan bakar fosil dan beralih pada sumber energi baru dan terbarukan, seperti tenaga surya, angin, mikrohidro dan lainnya. Mengurangi penggunaan kendaraan pribadi dengan bahan bakar fosil, serta mengutamakan pemakaian sarana transportasi umum, jalan kaki atau bersepeda.



-



Menghemat atau mengurangi penggunaan listrik dari bahan bakar fosil dan menggantinya dengan sumber tenaga surya.



No.



Kegiatan atau kejadian di dalam/sekitar rumah



5.



Menyiram tanaman dengan air terlalu banyak (terutama tanaman di dalam pot) Proses kimia Pernapasan anaerob Persamaan reaksi kimia setara (cari dari berbagai sumber informasi dengan dipandu guru)



Reaksi pernapasan anaerob/fermentasi : C6H12O6 (s) → 2C2H5OH (l) + 2 CO2 (g) + energi Hal yang tidak sesuai dengan prinsip kimia hijau Kelebihan air dapat mengakibatkan tanaman tenggelam sehingga terjadi kekurangan pasokan oksigen dalam tanah karena air mengikat lebih sedikit oksigen daripada tanah. Hal ini akan mengakibatkan tanaman melakukan respirasi anaerob yaitu respirasi yang tidak memerlukan oksigen, hasil akhirnya berupa alkohol atau asam laktat dan karbondioksida, energi yang dihasilkan kecil, jika terjadi terus menerus akan menghasilkan senyawa bersifat racun bagi tanaman, Tindakan sebagai solusi penerapan prinsip kimia hijau Menyiram tanaman dengan air yang secukupnya. 10. Tabel Sistem Periodik



● Unsur : Zat tunggal tak dapat diuraikan ● Atom : Partikel terkecil penyusun zat yang membentuk unsur kimia. Terdiri dari: proton, neutron, dan elektron. ● Molekul : Gabungan atom sejenis atau berbeda yang dibentuk melalui ikatan kimia -



Molekul Unsur : Gabungan atom sejenis. Contoh : gas Oksigen (O2), ozon (O3), gas hidrogen (H2), gas klorin (Cl2), dan gas nitrogen (N2).



-



Molekul Senyawa : Gabungan atom berbeda jenis. Contoh : gas karbon dioksida (CO2), air (H2O), dan glukosa (C6H12O6)



● Z = Nomor Massa : jumlah proton + jumlah elektron ● A = Nomor Atom : jumlah proton = jumlah elektron (dalam keadaan netral) 11. Persamaan Reaksi Kimia ● Reaksi kimia : proses perubahan saat suatu senyawa bereaksi dengan senyawa / unsur lain, menghasilkan senyawa / unsur baru.



● Secara molekuler proses kimia selalu disimbolkan dengan persamaan reaksi. ● Zat-zat yang ditulis di sebelah kiri tanda panah dinamakan zat pereaksi (reaktan). (CO2 dan H2O adalah zat-zat pereaksi (reaktan)) ● Fasa zat dituliskan pada bagian sebelah kanan zat, Ada 4 fasa zat yaitu: -



padatan (solid) ditulis (s)



-



gas ditulis (g)



-



aqueous ditulis (aq) = larutan



-



liquid ditulis (l) = cairan Ps. : Liquid (l) adalah zat yang fase materinya cair, Misalnya air murni, oksigen cair, nitrogen cair, dsb. Sedangkan aqueous (aq) adalah campuran homogen berupa larutan, biasanya berupa zat padat yang dilarutkan dalam air.



● Angka yang ditulis di depan lambang unsur atau molekul disebut koefisien reaksi. ● Pada reaksi fotosintesis koefisien reaksi CO2, H2O, C6H12O6, dan O2 berturutturut adalah 6, 6, 1, dan 6. ● Zat-zat yang ditulis di sebelah kanan tanda panah adalah hasil reaksi (produk). ● Zat-zat hasil reaksi (produk) C6H12O6, dan O2 12. Menciptakan kegiatan yang mendukung prinsip kimia hijau. ● Prinsip kimia hijau terintegrasi dalam agenda pembangunan berkelanjutan 2030 : -



Hidup Sehat dan sejahtera



-



Air bersih dan sanitasi



-



Energi bersih dan terjangkau



-



Penanganan iklim



-



Menjaga Ekosistem Laut



-



Menjaga Ekosistem Darat



SOAL 1.



Gambar 3.10. Emisi gas rumah kaca Indonesia dari tahun ke tahun Sumber: oecd.org/MoEF (2018) 1) Analisis grafik pada Gambar 3.10 di atas, prinsip kimia hijau yang manakah yang harus dipenuhi untuk mencegah peningkatan gas rumah kaca di Indonesia dari tahun ke tahun? Sarankan upaya apa saja yang harus dilakukan oleh ke-6 sektor yang tertera pada Gambar tersebut. ● Upaya yang harus dilakukan oleh ke-6 sektor :



(1) Kebakaran gambut : membangun sekat kanal dan perbaikan tata kelola air gambut untuk mempertahankan air tetap tertahan di gambut sehingga lahan tetap basah dan tidak mudah terbakar. (2) Penggunaan hutan dan lahan lain : Menghindari metode pembakaran untuk keperluan replanting (peremajaan lahan), (3) Pertanian: menggunakan pupuk organik ramah lingkungan, (4) Limbah: mengolah limbah organik menjadi pupuk organik, biogas, Mengolah limbah plastik menjadi biofuel dan bahan beton atau pengeras jalan. (5) Industri: menggunakan syngas (gasifikasi batubara) sehingga mengurangi emisi gas rumah kaca. (6) Energi: menggunakan sumber energi alternatif non fosil. SOAL 2 Nyatakan Benar atau Salah Pernyataan-pernyataan berikut beserta alasan kenapa Kalian menjawab demikian. a) Tidak semua reaksi kimia menghasilkan zat-zat yang berbahaya. Contohnya adalah penggunaan soda kue dalam proses memanggang adonan roti. Gas karbondioksida yang dihasilkan akan membuat roti menjadi empuk dan enak disantap. Benar : karena reaksi kimia dalam pembuatan roti merupakan hal yang positif. b) Reaksi kimia pembakaran tak sempurna misalnya membakar sampah di udara terbuka tidak akan mencemari lingkungan karena menghasilkan gas karbon monoksida yang aman bagi makhluk hidup. Salah : karena gas karbon monoksida hasil pembakaran tidak sempurna sangat berbahaya bagi tubuh, jika berikatan dengan hemoglobin dalam tubuh maka pengikatan oksigen oleh darah akan terganggu. c) Biosolar B-30 adalah salah satu upaya pemerintah untuk menerapkan prinsip kimia hijau yaitu menggunakan sumber energi alternatif yang ramah lingkungan. Benar. Karena biosolar b-30 merupakan bahan bakar nabati untuk mesin atau motor diesel lanjutan dari Biosolar 20 yang diupayakan pemerintah untuk mengurangi ketergantungan terhadap sumber energi fosil untuk menjaga kelestarian lingkungan.



● Pelajari infografis pada Gambar 3.11.



Gambar 3.11. Penerapan prinsip kimia hijau pada ekosistem laut. Sumber: un.org/United Nations (2020) ● Gambar ini memuat hal-hal yang terkait konservasi laut dalam mendukung agenda pembangunan berkelanjutan 2030. ● Hal-hal manakah yang paling berkaitan dengan prinsip-prinsip kimia hijau? -



Saat laut menjadi asam karena dapat mengancam ekosistem laut.



-



Keasaman laut disebabkan pencemaran laut seperti hujan asam atau tumpahnya BBM dari area pengeboran lepas pantai.



-



Saat area keragaman laut hayati tidak terlindungi karena ancaman limbah plastik yang hanyut ke laut.



-



Serta aktivitas manusia di lautan yang melanggar hukum seperti saat eksploitasi ikan dengan bahan kimia.



● Apa akibatnya bila hal-hal yang tidak sesuai dengan prinsip kimia hijau tersebut dibiarkan terus terjadi? Ekosistem laut dan keragaman laut hayati secara global akan terancam punah ● Jelaskan akibat terhadap perekonomian, kelestarian lingkungan dan sosial! -



Menurunnya pendapatan nelayan sehingga ikut mempengaruhi berkurangnya pendapatan nasional bruto dari sektor kelautan,



-



Merusak citra laut Indonesia sebagai bagian dari promosi pariwisata laut yang akan menurunkan angka kunjungan wisatawan.



-



Hal ini akan memengaruhi kehidupan sosial masyarakat setempat karena penduduk usia muda akan pindah ke kota dan menambah angka pengangguran qdan kejahatan di kota besar.