BAB I
Kimia Hijau (Green
Chemistry)
Tujuan Pembelajaran
1. Mendeskripsikan pengertian kimia hijau.
2. Mendeskripsikan konsep kimia hijau.
3. Menganalisis prinsip kimia hijau dalam kehidupan sehari-hari.
4. Mengidentifikasi proses kimia dalam kehidupan sehari- hari yang sesuai dan tidak sesuai dengan konsep
kimia hijau.
5. Menciptakan kegiatan yang mendukung prinsip kimia hijau.
6. Mengidentifikasi kegitan yang tidak mendukung prinsip kimia hijau.
7. Mendeskripsikan peran kimia hijau dalam pembangunan berkelanjutan.
Menurut pendapat kalian, bagaimana cara mengatasi
permasalahan pencemaran atau polusi lingkungan yang
diakibatkan oleh sampah plastik?
Salah satu cara mengatasi pencemaran atau polusi lingkungan, yaitu dengan
melakukan proses dan produk yang ramah lingkungan serta hidup sehat dengan
meminimakan bahan berbahaya.
Ini dikenal dengan istilah kimia hijau (green chemistry).
A. Pengertian dan
Konsep Kimia Hijau
Pengertian Kimia Hijau
Menurut Irdawati, kimia hijau (green chemistry) didefinisikan sebagai model atau desain dalam proses pembuatan produk dengan menguragi atau menghilangkan penggunaan bahan kimia.
Menurut Anastas, kimia hijau (green chemistry) adalah berbagai teknik atau metodologi kimia yang berusaha mengurangi atau menghilangkan penggunaan atau
produksi bahan mentah, produk samping, pelarut, dan reagensia yang berbahaya bagi kesehatan
manusia dan lingkungannya.
Kimia hijau merupakan pendekatan untuk
mengatasi masalah lingkungan, baik dari segi
bahan kimia yang dihasilkan maupun proses atau tahapan reaksi yang digunakan.
Konsep Kimia Hijau
Konsep kimia hijau berkaitan dengan beberapa cabang ilmu kimia, seperti Kimia Organik, Kimia Anorganik, Biokimia, dan Kimia Analitik.
Kimia hijau (green chemistry) berbeda dengan kimia lingkungan (environmental chemistry).
Green chemistry lebih berfokus pada usaha untuk meminimalisir penghasilan zat-zat berbahaya dan memaksimalkan efisiensi dari penggunaan zat-zat kimia.
Adapun environmental chemistry lebih
menekankan pada fenomena lingkungan yang telah tercemar oleh substansi-substansi kimia.
B. Proses Kimia yang Sesuai dan Tidak
Sesuai dengan
Konsep Kimia Hijau
Konsep kimia hijau pada dasarnya berkaitan erat dengan proses kimia yang melibatkan reaksi kimia.
Reaksi Fotosintesis
Reaksi fotosintesis terjadi pada daun tepatnya pada sel tumbuhan yang bernama kloroplas. Reaksi
fotosintesis merupakan reaksi yang berlangsung secara alami antara gas karbon dioksida dan air dengan
bantuan sinar matahari. Reaksi ini akan
menghasilkan produk berupa
glukosa dan gas oksigen. Glukosa hasil reaksi fotosintesis ini berfungsi sebagai sumber energi bagi
tanaman untuk tumbuh dan
berkembang. Adapun gas oksigen yang dihasil bermanfaat untuk
kehidupan manusia dan hewan.
Reaksi Pembakaran Sampah
Reaksi pembakaran sampah umumnya dilakukan di ruang terbuka sehingga jumlah udara yang digunakan untuk membakar sampah terbatas. Tahukah kalian bahwa salah satu komponen udara adalah gas oksigen, jika jumlah udara terbatas maka jumlah oksigen juga berkurang dan mengakibatkan pembakaran sampah tersebut
berlangsung tidak sempurna sehingga menghasilkan produk samping berupa gas karbon monoksida dan padatan arang. Jika pembakaran sampah ini berlangsung secara terus-menerus maka gas karbon monoksida dan
padatan arang akan menjadi sumber polusi atau pencemaran lingkungan.
Proses atau reaksi kimia tidak selamanya berbahaya
atau tidak aman dan merugikan lingkungan sekitar. Ada proses kimia yang bermanfaat dan aman bagi
lingkungan.
Misalnya, reaksi fotosintesis. Reaksi kimia ini akan menjaga bumi tetap lestari, aman, dan sejahtera.
Proses kimia seperti ini sesuai dengan konsep kimia hijau atau dikenal sebagai reaksi kimia hijau.
Sebaliknya, proses kimia yang tidak sesuai dengan konsep kimia hijau merupakan proses kimia yang
berbahaya dan merugikan lingkungan sekitar. Proses kimia tersebut, misalnya reaksi pembakaran sampah.
Reaksi ini
menghasilkan asap yang dapat mengganggu
pernapasan dan menimbulkan polusi di lingkungan sekitar.
C. Prinsip-Prinsip Kimia
Hijau
Prinsip kimia hijau adalah pendekatan kimia yang
bertujuan memaksimalkan efisiensi dan menimimalkan pengaruh bahaya bagi
kesehatan manusia dan lingkungan.
Prinsip kimia hijau yang
diusulkan oleh Anastas dan Warner dikenal dengan
sebutan The Twelve Principles of Green
Chemistry, yang berarti 12 prinsip kimia hijau.
1. Mencegah Timbulnya Limbah
Prinsip kimia hijau yang pertama adalah lebih baik mencegah timbulnya limbah daripada
menanggulangi atau membersihkan limbah yang timbul setelah proses sintesis. Karena, umumnya biaya untuk menanggulangi limbah lebih besar
2. Memaksimalkan Nilai Ekonomi Atom
Prinsip ini dilakukan dengan cara mengurangi limbah pada level molekul dengan
memaksimalkan jumlah atom dari semua pereaksi menjadi produk akhir.
Efisiensi atau nilai ekonomi atom dapat dihitung dari massa molekul produk dibagi dengan jumlah total massa molekul senyawa yang terbentuk.
Berikut
persamaannya. (Berat Molekul Target Produk)
Nilai Ekonomi Atom = 100%
(Berat Molekul Total Bahan Baku)
3. Mendesain Proses Sintesis Kimia yang Aman
Mendesain reaksi kimia dan rute sintesis yang aman atau yang bahayanya sedikit mungkin.
Selain itu, mempertimbangkan semua bahan yang berbahaya selama reaksi berlangsung, termasuk dampak limbah yang dihasilkan.
4. Mendesain Produk Bahan Kimia yang Aman
Pengetahuan mengenai struktur kimia memungkinkan seorang kimiawan untuk memprediksi dan mengevaluasi toksisitas dari suatu molekul serta mampu mendesain bahan kimia yang aman.
Caranya adalah dengan mengganti gugus fungsi atau dengan cara menurunkan nilai bioavailability (ketersediaan hayati).
5. Menggunakan Pelarut dan Bahan Kimia yang Aman
Penggunaan pelarut yang berlebih
akan mengakibatkan polusi yang akan mencemari lingkungan.
Salah satu cara mengatasi hal tersebut
adalah dengan menggunakan beberapa tipe pelarut yang lebih ramah lingkungan seperti cairan ionik, kimia fase flour, supercritical carbon dioxide (karbon dioksida superkritis), dan biosolvent.
6. Mendesain Pemakaian Energi yang Efisien
Melakukan reaksi kimia dalam suhu ruang dan menggunakan tekanan standar sehingga biaya yang dikeluarkan dapat diminimalkan.
7. Menggunakan Bahan Baku Terbarukan
Bahan baku terbarukan biasanya berasal dari
produk pertanian atau hasil alam. Contoh bahan baku terbarukan antara lain jagung, kentang, dan biomassa. Bahan baku ini dapat digunakan untuk membuat produk bahan bakar, seperti etanol,
biodiesel, plastik, dan produk lainnya.
8. Mengurangi Senyawa Turunan Kimia
Senyawa turunan kimia atau derivatisasi yang tidak diperlukan harus diminimalkan atau sebisa mungkin dihindari untuk mengurangi tahapan reaksi. Karena, setiap tahapan reaksi memerlukan tambahan reaktan yang nantinya memperbanyak produksi limbah.
9. Menggunakan Katalis
Penggunaan katalis dalam proses atau reaksi kimia akan memberikan selektifitas yang lebih baik atau unggul.
Selain itu, katalis juga mampu mengurangi penggunaan reagen, limbah, dan waktu reaksi sehingga
meminimalkan penggunaan energi dalam suatu reaksi.
10. Mendesain Bahan Kimia dan Produk 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 atau dapat terurai menjadi produk degradasi
yang tidak berbahaya.
Contohnya, sintesis biodegradable plastik,
bioderadable polimer, serta bahan kimia lainnya yang ramah lingkungan.
11. Menggunakan Metode
Analisis Secara Langsung
Metode ini berfokus pada pengembangan metode dan teknologi analisis yang dapat mengurangi penggunaan bahan kimia yang berbahaya bagi lingkungan.
12. Mencegah Potensi Kecelakaan
Salah satu cara untuk mencegah atau
meminimalkan potensi kecelakaan kimia adalah memilih bahan kimia yang aman sehingga dapat memperkecil masuknya bahan kimia ke
lingkungan, potensi ledakan, kebakaran, dan kecelakaan yang tidak disengaja.
D. Penerapan Prinsip-
Prinsip Kimia Hijau
dalam Kehidupan
Wujud kontribusi yang dapat dilakukan terhadap penerapan
prinsip kimia hijau dalam aktivitas sehari-hari antara lain sebagai
berikut.
1. Menyimpan bahan kimia dengan cara yang benar.
2. Menggunakan bahan kimia secukupnya.
3. Mengganti bahan kimia yang berbahaya dengan bahan alam yang lebih ramah lingkungan.
4. Menggunakan kembali bahan kimia yang dapat didaur ulang.
5. Membuang bahan kimia yang sudah tidak digunakan pada tempatnya.
E. Kegiatan yang
Mendukung dan Tidak Mendukung Prinsip
Kimia Hijau
1. Kegiatan yang Mendukung Prinsip Kimia Hijau
a. Menggunakan Sumber Energi Terbarukan
Penggunaan sumber energi terbarukan dapat dilakukan oleh masyarakat dalam berbagai aktivitas. Misalnya, menggunakan kendaraan bermotor dengan energi listrik. Pemanfaatan listrik sebagai sumber energi kendaraan
bermotor menggantikan bahan bakar fosil sedang menjadi tren di dunia maupun di Indonesia.
b. Mengurangi Penggunaan Plastik sebagai Kemasan
Mengurangi penggunaan plastik dapat
dilakukan dengan cara menggunakan bahan yang dapat terurai sebagai pengganti plastik seperti goodie bag, tote bag, atau bahan lain yang ramah lingkungan.
c. Menggalakan Penggunaan Pupuk Organik
Penggunaan pupuk organik sangat mendukung prinsip kimia hijau sebab dengan pupuk
organik maka tanah pertanian dapat digunakan secara berkelanjutan dalam menghasilkan produk pertanian yang dibutuhkan oleh masyarakat.
d. Mengurangi Penggunaan Detergen Unbiodegradable
Ketika mencuci pakaian, hendaknya digunakan
detergen biodegradable, yaitu jenis detergen yang dapat diuraikan oleh mikrorganisme. Jika jenis
detergen yang digunakan adalah detergen
unbiodegradable maka limbah detergen yang dibuang dari aktivitas mencuci pakaian akan
terakumulasi sehingga terbawa sampai ke muara dan akhirnya masuk ke laut.
e. Menghentikan Pembuangan Limbah Minyak Goreng ke Saluran Pembuangan
Minyak goreng bekas pakai
(jelantah) tidak boleh dibuang ke saluran pembuangan. Karena
membuang limbah minyak ke saluran pembuangan ternyata bisa berdampak buruk bagi lingkungan.
Salah satu cara untuk mengatasi permasalahan tersebut,
yaitu limbah minyak goreng ditampung, selanjutnya akan
diolah menjadi campuran bahan bakar biodiesel atau bahan bakar hayati.
2. Kegiatan yang Tidak
Mendukung Prinsip Kimia Hijau
a. Penggunaan Plastik
Plastik yang diproduksi pabrik merupakan
senyawa polimer yang tidak dapat teruraikan oleh mikroorganisme. Hal itu berarti, plastik sekali diciptakan tidak dapat dimusnahkan sehingga menjadi limbah yang berpotensi mencemari lingkungan dalam kurun waktu yang sangat lama.
b. Penggunaan Bahan Bakar Fosil
Bahan bakar fosil seperti batu bara, solar, bensin, dan LPG sampai hari ini masih
merupakan sumber utama manusia dalam memenuhi kebutuhan akan energi. Energi tersebut
dibutuhkan untuk pembangkit tenaga listrik, bahan bakar kendaraaan bermotor, dan
keperluan rumah tangga. Akan tetapi, penggunaan bahan
bakar fosil ini dapat menghasilkan polusi yang mencemari lingkungan sekitar.
c. Pembuangan Limbah Cair Rumah Tangga ke Saluran Air
Limbah cair rumah tangga merupakan
penyumbang terbesar dalam pencemaran air di lingkungan. Salah satu contoh limbah cair rumah
tangga adalah detergen. Limbah cair berupa detergen merupakan bahan yang tidak dapat teruraikan oleh mikroorganisme sehingga
ketika dibuang ke saluran pembuangan air dan terbawa ke sungai menjadi salah satu
penyebab pencemaran air.
d. Berlebihan dalam Menggunakan Pupuk Kimia pada Pertanian
Penggunaan pupuk kimia secara berlebihan dan tidak terkendali dapat menyebabkan tanah
menjadi asam sehingga teksturnya cenderung lebih keras dan tidak gembur. Hal ini dapat
menyebabkan aktivitas mikroorganisme di dalam tanah tergangggu. Selain itu,
penggunaan pupuk
berlebihan juga dapat menyebabkan keracunan bagi tanaman sehingga tanaman tidak dapat tumbuh dengan baik.
e. Penggunaan Pestisida pada Pemberantasan Hama
Terdapat beberapa mikroorganisme yang dibutuhkan untuk memangsa berbagai
mikroorganisme yang sifatnya merusak tumbuhan.
Akan tetapi, karena peggunaan antihama seperti pestisida sulit untuk dikontrol maka spesies
mikroorganisme yang bermanfaat bagi tumbuhan menjadi mati. Punahnya spesies mikroorganisme tersebut mengakibatkan populasi hama
pengganggu tumbuhan yang ada semakin
meningkat karena tidak ada lagi pemangsanya.
f. Penutupan Permukaan Tanah dengan Beton
Tanah merupakan area yang dapat menyerap air hujan sehingga air tanah tetap terjaga
keberadaannya. Jika permukaan tanah tertutup dengan beton maka akan menyebabkan
permukaan tanah menurun dan air tanah akan berkurang, bahkan hilang sehingga pada musim kemarau akan terjadi kekeringan.
F. Peran Kimia Hijau
dalam Pembangunan
Berkelanjutan
Kimia hijau atau green chemistry bertujuan
mengembangkan proses kimia dan produk kimia yang ramah lingkungan dan sesuai dengan
pembangunan berkelanjutan.
Tujuan Pembangunan Berkelanjutan (TPB) atau Sustainable Development Goals (SDGs) adalah pembangunan yang menjaga peningkatan
kesejahteraan ekonomi masyarakat secara
berkesinambungan, pembangunan yang menjaga keberlanjutan kehidupan sosial masyarakat,
pembangunan yang menjaga kualitas lingkungan hidup, serta pembangunan yang menjamin keadilan dan terlaksananya tata kelola yang mampu menjaga peningkatan kualitas hidup dari satu generasi ke
generasi berikutnya.
SDGs merupakan komitmen global dan nasional dalam upaya untuk
menyejahterakan masyarakat yang mencakup 17 tujuan, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.
Dari 17 tujuan pembangunan berkelanjutan, tidak semua tujuan terintegrasi dalam prinsip kimia
hijau.
Ada beberapa tujuan pembangunan
berkelanjutan terintegrasi dalam prinsip kimia
hijau, yaitu tujuan nomor (2) Tanpa Kelaparan; (3) Kehidupan Sehat dan Sejahtera; (6) Air Bersih
dan Sanitasi Layak; (7) Energi Bersih dan
Terjangkau; (12) Konsumsi dan Produksi yang
Bertanggung Jawab; (13) Penanganan Perubahan Iklim; (14) Ekosistem Lautan; dan (15) Ekosistem Daratan.
Tujuan-tujuan tersebut tentu dapat terwujud jika prinsip-prinsip kimia hijau diterapkan dalam
kehidupan sehari-hari sehingga lingkungan akan aman dan bebas dari bahan-bahan kimia
berbahaya.
Ada berbagai permasalahan dalam kehidupan yang dapat diselesaikan dengan prinsip-prinsip kimia hijau. Beberapa permasalahan tersebut antara lain mengenai pemanasan global dan perubahan iklim, polusi atau pencemaran lingkungan, kekurangan energi, dan kelangkaan pangan.
1. PEMANASAN GLOBAL DAN PERUBAHAN IKLIM
Pemanasan global menjadi salah satu masalah yang dihadapi dunia saat ini. Pemanasan global (global warming) adalah peningkatan suhu
ratarata atmosfer, laut, dan daratan bumi.
Meningkatnya suhu rata-rata permukaan bumi tersebut terjadi akibat meningkatnya emisi gas rumah kaca. Ada beberapa gas rumah kaca,
yaitu karbon dioksida (CO2), metana (CH4),
dinitrogen oksida (N2O), hidroper fluoro karbon (HFCs), perfluoro karbon (CFCs), dan sulfur
heksaflorida (SF6).
Gas rumah kaca ini menyerap dan memantulkan kembali energi yang dipancarkan bumi sehingga panas yang
dihasilkan tetap tersimpan di permukaan bumi.
Peristiwa terperangkapnya panas di dalam atmosfer bumi akibat penumpukan gas rumah kaca disebut dengan istilah efek rumah kaca (green house effect).
Jadi, efek rumah kaca terjadi karena di atmosfer bumi terdapat gas-gas rumah kaca yang mampu
menyerap dan memerangkap radiasi panas (inframerah) yang dipantulkan oleh permukaan bumi.
Jika hal ini terjadi secara terus- menerus akan menyebabkan peningkatan suhu bumi yang berlebihan atau dikenal dengan nama pemanasan global (global warming).
Pemanasan global dan perubahan iklim terjadi sejak Revolusi Industri yang disebabkan oleh aktivitas
manusia sehingga menghasilkan penumpukan emisi gas rumah kaca.
Ada beberapa faktor penyebab terjadinya pemanasan global antara lain
pembakaran bahan bakar fosil (minyak bumi dan batu bara) dari penggunaan kendaraan bermotor dan kegiatan industri;
penggundulan dan pembakaran hutan;
penggunaan CFC yang tidak terkontrol;
penggunaan listrik secara berlebihan;
polusi gas metana (CH4) dari berbagai aktivitas seperti pertanian, perkebunan, peternakan, dan pembakaran sampah;
konsep rumah yang didesain dari bahan kaca; serta
perilaku konsumtif yang berlebihan.
Ada beberapa dampak pemanasan global bagi kehidupan, yaitu
mencairnya es di kutub dan hilangnya gletser;
naiknya permukaan air laut sehingga daerah yang berada di pinggir pantai mengalami bencana banjir, bahkan dapat tenggelam;
terjadinya perubahan iklim dan cuaca yang tidak menentu dan sangat ekstrem;
menurunnya hasil pertanian;
meningkatnya risiko kepunahan berbagai jenis hewan;
terjadinya gelombang panas,
terjadinya kekeringan dan krisis air bersih;
rusaknya ekosistem laut;
meningkatnya risiko kesehatan;
terjadi pergeseran lempeng bumi; serta
meningkatnya efek radiasi sinar matahari.
Ada beberapa upaya penanggulangan pemanasan global, antara lain
mengurangi penggunaan bahan bakar fosil,
menggunakan energi alternatif,
tidak menebang pohon di hutan secara sembarangan,
melakukan penanaman pohon kembali (reboisasi),
melakukan penghematan listrik,
tidak menggunakan alat yang menghasilkan gas CFC,
memperbaiki kualitas kendaraan dengan uji emisi,
menerapkan system budi daya peternakan dan pertanian yang baik,
mengurangi penggunaan kertas, serta
melakukan reduce, reuse, dan recycle.
2. POLUSI ATAU PENCEMARAN LINGKUNGAN
Masalah pencemaran lingkungan yang
diakibatkan oleh bahan kimia beracun dan
berbahaya dapat dikurangi dengan penerapan prinsip kimia hijau (green chemistry).
Misalnya, dengan cara memaksimalkan nilai
ekonomi atom, mengurangi penggunaan senyawa turunan kimia, serta menggunakan metode real- time untuk mengurangi polusi atau pencemaran lingkungan.
3. KEKURANGAN ENERGI
Guna mengatasi masalah kekurangan energi ini, green chemistry dapat menjadi
pendorong dalam pembuatan energi alternatif, seperti panel surya (photovoltaics), rekayasa bahan bakar alami, dan energy alternatif yang lainnya.
Selain itu, gerakan green
chemistry juga meningkatkan
pemakaian katalis yang tepat dan mampu mengefisienkan
pemakaian energi. Karena, jika alur proses sintesis dapat
diringkas, otomatis pemakaian energi dapat dihemat.
4. KELANGKAAN PANGAN
Adapun permasalahan mengenai kelangkaan pangan juga dapat
diselesaikan melalui prinsip kimia hijau. Green chemistry secara sains dapat berperan dalam teknologi produksi makanan dengan
menggunakan metode pertanian berwawasan lingkungan. Dalam
penggunaan metode tersebut, factor
perlindungan terhadap
lingkungan menjadi prioritas utama.
KESIMPULAN
Kimia hijau (green chemistry) memiliki peranan penting dalam pembangunan berkelanjutan.
Pentingnya gerakan kimia hijau ini hendaknya
didukung semua pihak, terutama kalangan industri dan pemerintah.
Green chemistry memang tidak akan menyelesaikan semua masalah, seperti
pemanasan global dan perubahan iklim, polusi
atau pencemaran lingkungan, kekurangan energi, serta kelangkaan pangan, namun peranan kimia hijau (green chemistry) mampu memberikan
kontribusi yang sangat besar terhadap kelestarian hidup jangka panjang (sustainable development).
