RESUME KIMIA LINGKUNGAN BAB 16
SOIL AND AGRICULTURAL ENVIRONMENTAL CHEMISTRY
16.14 Green Chemistry and Sustainable Agriculture
Pertanian adalah ilmu tentang organisme hidup yang diterapkan pada kebutuhan manusia akan makanan dan produksi serat. Jadi dalam upaya untuk menemukan pendekatan pertanian yang lebih berkelanjutan dan ramah lingkungan. Pendekatan semacam itu didasarkan pada biomimetika. Pestisida yang berasal dari sumber alami seperti tumbuhan atau bakteri disebut biopestisida. Zat-zat ini biasanya lebih ramah lingkungan daripada pestisida sintetik. Tiga kategori utama biopestisida antara lain yaitu
1. Pestisida mikroba yang terdiri dari mikroorganisme, seperti sel penghasil insektisida dari bakteri Bacillus thuringiensis.
2. Pelindung tanaman, seperti tanaman yang direkayasa secara genetik untuk membuat insektisida yang dihasilkan oleh Bacillus thuringiensis.
3. Pestisida biokimia yang mengendalikan hama dengan efek tidak beracun, seperti pemikat seks yang membingungkan aktivitas reproduksi serangga.
Keuntungan dari biopestisida termasuk toksisitas yang umumnya lebih rendah daripada pestisida konvensional, spesifisitas yang tinggi untuk hama sasaran, efektivitas dalam jumlah yang sangat kecil, dan dekomposisi yang cepat. Biopestisida umumnya paling efektif bila digunakan dalam program pengendalian hama terpadu. Kimia hijau dapat diterapkan pada pemanfaatan pupuk. Masalah dengan urea, sumber pupuk nitrogen yang disukai adalah bahwa ia mengalami hidrolisis yang dimediasi secara biologis, menyebabkan hilangnya sebanyak 30% nitrogennya dari penguapan amonia.
16.15 Agriculture And Health
Tanah, tanaman yang tumbuh di atasnya, dan hewan yang mengkonsumsi tanaman tersebut merupakan hubungan penting antara geosfer dan biosfer dan dapat mempengaruhi kesehatan. Koneksi penting adalah penggabungan elemen mikronutrien penting untuk kesehatan manusia ke dalam makanan. Salah satu nutrisi tersebut (yang beracun pada tingkat overdosis) adalah selenium. Salah satu alasan yang mungkin untuk keberadaan "tanah penghasil kanker perut" adalah produksi metabolit sekunder penyebab kanker oleh tumbuhan dan mikroorganisme. Metabolit sekunder adalah senyawa biokimia yang tidak berguna bagi organisme yang memproduksinya. Dipercaya bahwa mereka terbentuk dari prekursor metabolit primer ketika metabolit primer terakumulasi ke tingkat yang berlebihan.
Lina Widya P M0320043
16.15.1 Food Contamination
Sumber kontaminasi bahan kimia yang paling umum pada makanan adalah dari aplikasi pestisida. Meskipun herbisida dan fumigan tanah dalam jumlah besar biasanya diterapkan pada tanah, insektisida lebih mungkin ditemukan dalam makanan karena agar efektif biasanya harus diterapkan pada tanaman. Lumpur limbah yang diaplikasikan ke tanah merupakan sumber potensial kontaminasi kimia, terutama dari seng fitotoksik dan logam berat.
16.16 Protecting The Food Supply From Attack
Sebagai penyedia bahan pangan pokok yang dibutuhkan semua manusia untuk keberadaannya, sistem pertanian jelas sangat penting dan membutuhkan perlindungan maksimal dari serangan. Ada kemungkinan bahwa tanaman dapat disemprot dengan bahan kimia beracun sebelum panen, dan jika bahan ini masuk ke pasokan makanan, dapat menyebabkan kecemasan dan gangguan ekonomi. Namun, akan sulit untuk melakukan serangan semacam itu secara rahasia dan dalam skala yang diperlukan untuk menimbulkan kerugian yang signifikan.
BAB 17
GREEN CHEMISTRY AND INDUSTRIAL ECOLOGY 17.15 The Kalundborg Industrial Ecosystem
Implementasi ekosistem Kalundborg sebagian besar terjadi karena adanya kontak pribadi yang erat antara pengelola berbagai fasilitas dalam jaringan sosial dan profesional yang relatif erat dalam jangka waktu yang lama. Semua kontrak didasarkan pada dasar-dasar bisnis yang sehat dan bersifat bilateral. Setiap perusahaan telah bertindak berdasarkan anggapan kepentingannya sendiri, dan belum ada rencana induk untuk sistem tersebut secara keseluruhan. Badan pengatur telah kooperatif, tetapi tidak memaksa dalam mempromosikan sistem. Industri-industri yang terlibat dalam perjanjian sudah sangat cocok, dengan kebutuhan yang satu sesuai dengan kemampuan yang lain di masing-masing perjanjian bilateral. Jarak fisik yang terlibat kecil dan dapat dikelola; tidak layak secara ekonomi untuk mengirimkan komoditas seperti uap atau lumpur pupuk untuk jarak jauh.
17.16 Consideration Of Environmental Impacts In Industrial Ecology
Sebagian besar proses industri, dampak lingkungan pertama adalah ekstraksi bahan mentah. Ini bisa menjadi kasus ekstraksi mineral langsung, atau bisa juga kurang langsung, seperti pemanfaatan biomassa yang ditanam di hutan atau lahan pertanian. Sistem ekologi industri harus dirancang untuk mencegah produksi limbah cair yang mungkin harus dikirim ke pengolah limbah. Selain limbah cair, banyak limbah padat yang harus diperhatikan dalam ekosistem industri. Setiap kali energi dikeluarkan, ada tingkat kerusakan lingkungan. Oleh karena itu, efisiensi energi harus memiliki prioritas tinggi dalam ekosistem industri yang dirancang dengan baik. Kemajuan yang signifikan telah dibuat di bidang ini dalam beberapa dekade terakhir, karena biaya energi yang tinggi serta perbaikan lingkungan. Perangkat yang lebih efisien, seperti motor listrik efisiensi tinggi, dan pendekatan, seperti kogenerasi listrik dan panas, yang memanfaatkan sumber daya energi sebaik mungkin sangat disukai. Manfaat
sampingan penting dari pemanfaatan energi yang lebih efisien adalah penurunan emisi polutan udara, termasuk gas rumah kaca.
17.17 Life Cycles: Expanding and Closing The Materials Loop
Ekologi industri adalah tentang siklisasi bahan. Agar praktik ekologi industri menjadi seefisien mungkin, siklisasi bahan harus terjadi pada tingkat kemurnian bahan dan tahap pengembangan produk setinggi mungkin seperti yang dibahas di bawah utilitas tertanam di bawah ini. Dalam mempertimbangkan siklus hidup, penting untuk dicatat bahwa perdagangan dapat dibagi menjadi dua kategori besar produk dan layanan. Meskipun sebagian besar aktivitas komersial biasanya dikonsentrasikan pada penyediaan barang dan produk dalam jumlah besar, permintaan sebagian besar telah dipenuhi untuk beberapa segmen populasi, dan ekonomi yang lebih kaya bergerak lebih ke sistem berbasis layanan.
17.17.1 Product Stewardship
Sejauh mana produk didaur ulang sangat dipengaruhi oleh penjagaan produk. Sistem penatagunaan dapat dirancang di mana pemasar dan produsen melakukan kontrol produk tingkat tinggi. Hal ini dapat dilakukan melalui beberapa cara. Salah satunya adalah produsen mempertahankan kepemilikan produk. Mekanisme lain adalah salah satu di mana sebagian besar dari harga pembelian dikembalikan untuk pertukaran barang yang dihabiskan.
17.17.2 Embedded Utility
Dalam daur ulang tingkat rendah, bahan atau komponen dibawa kembali mendekati awal langkah pembuatannya. Kegunaan yang lebih besar dan kebutuhan energi yang lebih rendah untuk produk daur ulang yang lebih tinggi dalam urutan aliran material disebut utilitas tertanam. Salah satu tujuan utama dari suatu sistem industry ekologi dan, oleh karena itu, salah satu alasan utama untuk melakukan penilaian siklus hidup adalah untuk mempertahankan utilitas yang tertanam dalam produk dengan langkah-langkah seperti daur ulang sedekat mungkin dengan akhir aliran material, dan hanya mengganti komponen sistem yang usang atau usang.
17.18 Life-Cycle Assessment
Langkah dasar dalam analisis siklus hidup adalah analisis inventori, yang memberikan informasi kualitatif dan kuantitatif mengenai konsumsi sumber daya material dan energi (pada awal siklus) dan pelepasan ke antrosfer, hidrosfer, geosfer, dan atmosfer (selama atau pada akhir siklus). Dalam membuat analisis siklus hidup, hal-hal berikut harus dipertimbangkan:
1. Jenis bahan yang dapat digunakan kembali atau didaur ulang 2. Komponen yang dapat didaur ulang
3. Jalur alternatif untuk proses pembuatan atau untuk berbagai bagiannya
Teknik komputerisasi yang ditingkatkan membuat kemajuan yang signifikan dalam kemudahan dan kemanjuran analisis siklus hidup. Hingga saat ini, penilaian siklus hidup sebagian besar terbatas pada bahan dan produk sederhana.
17.18.1 Scoping In Life-Cycle Assessment
Langkah awal yang penting dalam penilaian siklus hidup adalah pelingkupan proses dengan menentukan batasan waktu, ruang, bahan, proses, dan produk yang akan dipertimbangkan.
17.19 Consumable, Recyclable, and Service (Durable) Products
Dalam ekologi industri, sebagian besar perlakuan analisis siklus hidup membuat perbedaan antara produk yang dapat dikonsumsi, yang pada dasarnya digunakan dan disebarkan ke lingkungan selama siklus hidup dan layanan atau produk tahan lama, yang pada dasarnya tetap dalam bentuk aslinya setelah digunakan.
17.19.1 Desirable Characteristics Of Consumables
Produk yang dapat dikonsumsi termasuk deterjen cucian, sabun tangan, kosmetik, cairan pencuci kaca depan, pupuk, pestisida, toner printer laser, dan semua bahan lain yang tidak mungkin diperoleh kembali setelah digunakan. Implikasi lingkungan dari penggunaan bahan habis pakai banyak dan mendalam.
1. Degradabilitas: Ini biasanya berarti biodegradabilitas, seperti konstituen deterjen rumah tangga yang terjadi di pabrik pengolahan limbah dan di lingkungan. Degradasi kimia juga dapat terjadi.
2. Nonbioakumulatif: Zat yang larut dalam lemak dan sulit terurai secara hayati, seperti DDT dan PCB, cenderung terakumulasi dalam organisme dan diperbesar melalui rantai makanan. Karakteristik ini harus dihindari dalam bahan habis pakai.
3. Tidak beracun: Sedapat mungkin, bahan habis pakai tidak boleh beracun dalam konsentrasi yang kemungkinan besar akan terpapar oleh organisme. Selain tidak beracun secara akut, bahan habis pakai tidak boleh bersifat mutagenik, karsinogenik, atau teratogenik (menyebabkan cacat lahir).
17.19.2 Desirable Characteristics Of Recyclables
Daur ulang digunakan di sini untuk menggambarkan bahan yang tidak digunakan.
Bahan daur ulang harus memiliki tingkat bahaya yang minimal sehubungan dengan toksisitas, sifat mudah terbakar, dan bahaya lainnya. Karakteristik barang daur ulang yang jelas penting adalah bahwa mereka harus dirancang dan diformulasikan agar dapat didaur ulang.
17.19.3 Desirable Characteristics Of Service Products
Produk jasa dimaksudkan untuk didaur ulang, memiliki kendala bahan yang relatif lebih rendah dan kendala yang lebih tinggi pada pembuangan akhirnya. Hambatan utama untuk mendaur ulang produk layanan adalah kurangnya saluran yang nyaman untuk dimasukkan ke dalam siklus daur ulang. Salah satu solusi parsial untuk masalah pembuangan/daur ulang terdiri dari pengaturan sewa atau pembayaran deposit pada barang- barang seperti baterai untuk memastikan barang tersebut dikembalikan ke pendaur ulang.
Istilah "de-shopping" atau "reverse shopping" menggambarkan suatu proses di mana komoditas jasa akan dikembalikan ke lokasi seperti tempat parkir tempat mereka dapat dikumpulkan untuk didaur ulang. Salah satu karakteristik utama dari produk layanan yang dapat didaur ulang adalah kemudahan pembongkaran sehingga komponen yang dapat
diproduksi ulang dan bahan yang dapat didaur ulang, seperti kawat tembaga, dapat dengan mudah dilepas dan dipisahkan untuk didaur ulang.
17.20 Design For Environment
Desain untuk lingkungan adalah istilah yang diberikan untuk pendekatan merancang dan merekayasa produk, proses, dan fasilitas dengan cara yang meminimalkan dampak lingkungan yang merugikan dan, jika mungkin, memaksimalkan efek lingkungan yang bermanfaat. Dalam operasi industri modern, desain untuk lingkungan adalah bagian dari skema yang lebih besar yang disebut "desain untuk X", di mana "X" dapat menjadi salah satu dari sejumlah karakteristik seperti perakitan, manufakturabilitas, keandalan, dan kemudahan servis.
17.20.1 Products, Processes, and Facilities
Dalam membahas desain untuk lingkungan, perbedaan antara produk, proses, dan fasilitas harus dijaga dalam perspektif yang jelas. Produk adalah barang yang dijual kepada konsumen. Proses adalah sarana untuk menghasilkan produk dan jasa. Fasilitas adalah tempat proses dilakukan untuk menghasilkan atau mengirimkan produk atau layanan. Dalam kasus di mana jasa dianggap sebagai produk, perbedaan antara produk dan proses menjadi kabur.
17.20.2 Key Factors In Design For Environment
Dua pilihan utama yang harus dibuat dalam desain untuk lingkungan adalah yang melibatkan material dan energi. Tiga karakteristik terkait dari suatu produk yang harus dipertimbangkan dalam desain untuk lingkungan adalah daya tahan, dapat diperbaiki, dan dapat didaur ulang. Daya tahan hanya mengacu pada seberapa baik produk bertahan dan menolak kerusakan dalam penggunaan normal. Kemudahan untuk diperbaiki adalah ukuran seberapa mudah dan murahnya untuk memperbaiki suatu produk. Sebuah produk yang dapat diperbaiki cenderung dibuang ketika berhenti berfungsi karena alasan tertentu. Daur ulang mengacu pada tingkat dan kemudahan produk atau komponennya dapat didaur ulang. Aspek penting dari daur ulang adalah kemudahan suatu produk dapat dibongkar menjadi konstituen yang terdiri dari satu bahan yang dapat didaur ulang. Juga mempertimbangkan apakah komponen terbuat dari bahan yang dapat didaur ulang.
17.20.3 Hazardous Materials In Design For Environment
Pertimbangan utama dalam praktik desain untuk lingkungan adalah pengurangan penyebaran bahan berbahaya dan polutan. Ini dapat memerlukan pengurangan atau penghapusan bahan berbahaya dalam pembuatan.
17.21 Inherent Safety
Sebuah proses kimia dikatakan aman secara inheren ketika langkah-langkah permanen telah diintegrasikan ke dalam proses untuk mengurangi atau menghilangkan bahaya tertentu. Lima pendekatan yang dapat dilakukan adalah sebagai berikut.
1. Gunakan hanya bahan berbahaya dalam jumlah minimum 2. Gunakan bahan yang tidak terlalu berbahaya
3. Gunakan kondisi yang lebih aman 4. Sederhanakan
5. Maksimalkan operasi kondisi mapan berkelanjutan dengan proses berkelanjutan yang menghindari masalah yang mungkin terjadi selama startup dan shutdown.
17.21.1 Increased Safety With Smaller Size
Keselamatan dapat ditingkatkan dengan menggunakan "reaktor hijau", seringkali dengan cara sederhana untuk mengurangi ukuran operasi dan jumlah bahan, strategi minimalisasi. Sebuah contoh umum dari minimisasi adalah penggantian reaktor aliran kontinyu kecil untuk proses batch besar. Dalam peningkatan dari proses laboratorium batch ke produksi komersial, reaktor batch besar sering digunakan. Reaktor semacam itu yang mengandung material dalam jumlah besar bisa bermasalah jika terjadi kesalahan, seperti reaksi pelarian yang tidak terkendali. Reaktor semacam itu sering digunakan karena pencampuran dan pemanasan yang lambat sehingga reaktan harus bersentuhan untuk jangka waktu yang lama sedangkan reaksi yang sebenarnya seringkali sangat cepat setelah reaktan bersentuhan. Seringkali diinginkan untuk mengganti reaktor loop yang sangat kecil dengan pencampuran yang efisien dan transfer energi yang cepat sehingga jumlah reaktan dalam proses reaksi sangat berkurang.
17.22 Industrial Ecology and Ecological Engineering
Rekayasa ekologi berusaha untuk mengintegrasikan antrosfer dan aktivitasnya dengan ekosistem alam untuk keuntungan bersama. Rekayasa ekologi memiliki banyak kesamaan dengan ekologi industri. Rekayasa ekologi menggabungkan ekologi sistem dengan rekayasa.
Ini mengembangkan ekoteknologi melalui perancangan, konstruksi, dan pengelolaan sistem ekologi alami yang terintegrasi dengan antrosfer.
