Perlombaan Karya Tulis Ilmiah (LKTI) merupakan salah satu ajang kompetisi yang cukup bergengsi, baik dikalangan mahasiswa ataupun siswa SMA. Namun, tidak banyak siswa SMA ataupun mahasiswa yang tertarik mengikuti kompetisi ini. Salah satu faktor penyebabnya adalah tidak ada ide.
Ide sebenarnya adalah hal mudah didapatkan. Ide selalu muncul dalam kehidupan kita sehari-hari. Sebagai contoh, ketika kita memikirkan jalan mana yang lebih cepat menuju kampus, bagaimana cara mendapatkan nilai sempurna, ataupun bagaimana cara mencukupkan dana konsumsi agar cukup untuk satu bulan, semuanya adalah ide. Yang membuat kita sulit dalam memikirkan ide (khususnya pada artikel ini adalah kimia) adalah kita tidak memahami situasi yang akan dihadapi. Kita terkadang tidak tahu apa tujuannya, apa masalah yang ingin diselesaikan, dan apakah hal tersebut sesuai dengan yang diinginkan pihak penyelenggara.
Sehingga pihak penyelenggara biasanya memberikan tema untuk mempermudah kita mencari ide. Seperti salah satunya tentang “Green Chemistry”. Namun kembali, kita masih belum tahu apa itu green chemistry. Terkadang kita terjebak pada pemikiran tentang mencari bahan terbarukan yang belum pernah digunakan dalam proses kimia, namun hal tersebut tentu sangat sulit untuk ditemukan. Green Chemistry tidak terbatas pada hal itu, pada artikel ini akan dijelaskan tentang 12 prinsip dasar Green Chemistry, sebagai panduan anda dalam mencari ide. Selamat membaca.
12 Prinsip Green Chemistry
Sebelum melangkah lebih jauh, apakah anda tahu apa itu green chemistry? Menurut UNESCO, Green Chemistry adalah sebuah istilah yang digunakan untuk menciptakan proses kimia yang aman, baik untuk diri sendiri ataupun lingkungan. Ada 12 prinsip yang sering dilakukan ilmuwan untuk memperoleh green chemistry, diantaranya :
- Pencegahan Pembentukan Sampah Berbahaya (waste prevention)
Ilmuwan saat ini sedang berlomba untuk menciptakan produk yang ramah lingkungan. Kenapa harus ramah lingkungan? Karena kedepannya ketika produk tidak ramah lingkungan ini menjadi sampah, justru akan mencemari lingkungan dan juga berbahaya untuk kesehatan makhluk hidup. Salah satu contoh penerapan ide ini adalah alternatif bahan baku pembuatan polistirena. Seperti yang sudah diketahui, polistirena adalah bahan baku pembuatan gelas plastik dan kemasan (packaging)[5].
Dulu, bahan baku pembuatan polistirena adalah CFC (Chlorofluorocarbon). Namun, CFC mulai dikurangi penggunaannya karena berpengaruh pada perubahan iklim – dengan perusakan ozon. Sekarang, CFC digantikan oleh CO2 (karbon monoksida), yang merupakan senyawa tidak berbahaya, tidak beracun, tidak mudah terbakar, dan tidak merusak ozon. Selain itu, CO2 juga merupakan bahan alami yang terdapat di alam, sehingga jumlahnya tidak akan meningkat di lingkungan apabila digunakan dengan tepat[4].
Selain itu, ilmuwan juga berlomba untuk menciptakan proses yang menghasilkan sedikit sampah. Bahkan, penggunaan energi pun bisa menjadi sampah dilihat dari jejak karbonnya[3].
- Mendesain Bahan Kimia yang Aman (Designing Safer Chemical)
Ilmuwan saat ini sedang berusahan membuat produk kimia yang kurang berbahaya dan kurang beracun. Selain itu, pada prinsip ini, juga diinginkan produk kimia yang meminimalisir bahan yang tidak diinginkan. Prinsip ini biasanya diterapkan pada inovasi obat. Pengembang obat saat ini berlomba-lomba mengatur kiralatilas bahan[3].
Kiralitas adalah sifat dari sistem molekuler senyawa. Sifat kiralitas ini penting dalam pembuatan obat, terlebih dalam meningkatkan efek penyembuhan obat dan mengurangi efek samping obat. Lebih jelasnya terkait kiralitas dapat anda pelajari dalam stereokimia[1].
- Sintesis kimia yang kurang berbahaya (Less Hazardous Chemical Synthesis)
Ilmuwan saat ini berlomba-lomba untuk mengurangi dampak dari sintesis kimia. Seperti pembuatan nilon, polyurethane (untuk bahan baku cat), dan PVC. Ketiga bahan ini disusun dari bahan kimia yang sama yaitu asam adipat ((CH2)4(COOH)2). Dan asam adipat dulu diperoleh dari benzene. Benzene untuk bahan dasar merupakan bahan yang berbahaya untuk kesehatan, karena sifatnya yang karsinogenik. Saat ini, bahan ini telah digantikan oleh glukosa, yang lebih aman dengan karakteristik yang serupa[2].
- Pelarut yang Aman (Safer Solvents)
Dalam proses kimia, khususnya proses ekstraksi, dibutuhkan pelarut untuk mengekstrak bahan yang diinginkan. Namun, sebagian besar pelarut yang digunakan dalam industri adalah pelarut yang bersifat organik. Pelarut organik terkadang mengandung Fluorine (F) dan klorin (Cl), yang keduanya tidak ramah lingkungan[2].
Selain itu, pelarut organik umumnya juga berasal dari minyak mentah, yang prosesnya tidak ramah lingkungan. Saat ini, pengganti pelarut organik adalah CO2 dan H2O. Selain bahannya yang alami dan melimpah, bahan ini juga tidak mudah terbakar. Bahan ini juga dapat digunakan dalam fase cair ataupun gas, dan umumnya digunakan dalam keadaan superkritis. Pelarut ini banyak digunakan dalam industri tekstil dan pencucian kering (dry cleaning)[5].
- Meminimalisir Tingkat Bahaya (Minimize Risk of Accident)
Tidak hanya dalam prosesnya, prinsip green chemistry juga dibutuhkan untuk wilayah sekitar prosesnya. Seperti ketika proses berjalan, apakah akan menghasilkan gas beracun? Apakah dapat menyebabkan ledakan? Apakah suhu dan tekanannya tinggi? Atau apakah bersifat korosif? Hal-hal seperti ini perlu untuk dikurangi. Prinsip ini umumnya banyak digunakan oleh para engineer kimia, seperti kompetisi Plant Design, untuk menciptakan industri yang aman[4].
- Analisa secara langsung untuk pencegahan limbah (real-time analysis for pollutant prevention)
Salah satu hal yang penting adalah tentang bagaimana kita mengawasi proses terjadinya reaksi, atau bagaimana kita mengetahui apakah reaksi berjalan atau tidak. Dalam hal ini, anak informatika bisa mengambil peran. Sebuah software yang dapat menentukan bagaimana reaksi berjalan, produk yang dihasilkan, bahaya untuk lingkungan, dll. Dapat diawasi oleh sistem AI dalam waktu 24 jam, dimana hal ini cukup sulit dilakukan manusia dan biasanya dapat menimbulkan kesalahan[4].
- Ekonomi Atom (Atom Economy)
Prinsip ini penting terutama dalam hal finansial. Selain itu, penerapan prinsip ini dapat meminimalisir produksi limbah. Dalam reaksi kimia, ada yang disebut sebagai konversi. Apabila konversi tinggi, dengan kondisi normal, maka artinya reaksi berjalan sesuai harapan. Namun tidak selamanya reaksi alami menghasilkan produk dengan konversi tinggi, terkadang ada yang konversinya hanya 30% sampai 40%, dan hal ini perlu untuk dikembangkan[3].
- Mengurangi Derivatives (Reduce Derivatives)
Bahan baku yang kita inginkan terkadang merupakan senyawa kompleks yang terdiri atas banyak gugus fungsi. Jika kita hanya menginginkan satu gugus fungsi, tentu ini akan menjadi masalah. Sehingga untuk melindungi gugus fungsi yang diinginkan, dibutuhkan derivatives. Derivatives adalah suatu senyawa yang dapat digambarkan muncul atau sebenarnya disintesis dari senyawa induk dengan mengganti satu atom dengan atom atau kelompok atom lain. Penggunaan derivatives dalam melindungi gugus fungsi tertentu tentu bukanlah hal yang menguntungkan. Sehingga saat ini banyak industri, seperti laundry, yang menggunakan proses alternatif yaitu metode sintesis chemoselective, reaksi yang hanya bekerja pada satu jenis gugus fungsi[1].
- Mendesain Produk yang Dapat Terdegradasi (Design Degradation)
Prinsip ini merupakan salah satu prinsip yang cukup populer, yaitu tentang bagaimana kita membuat produk yang dapat dengan mudah diuraikan oleh bakteri. Sebagai contoh, bioplastik, yang dibuat dengan tujuan agar tidak terjadi penumpukan sampah plastik dan dari bahan alami seperti asam laktat dan glukosa agar dapat diuraikan dengan baik[2].
- Bahan Baku Terbarukan (Renewable Feedstock)
Ini adalah prinsip lainnya yang juga cukup populer. Contohnya adalah biofuel. Inovasi biofuel muncul karena bahan bakar minyak bumi yang makin menipis, sedangkan minyak bumi baru dapat terbentuk kembali ribuan tahun kemudian. Tidak hanya terbatas pada bahan bakar, contoh lain seperti tintah berbahan dasar kedelai juga merupakan alternatif untuk mengurangi penggunaan bahan tak terbarukan[5].
- Proses dengan Energi yang Efisien (Energy Efficient)
Seperti yang dijelaskan pada prinsip-prinsip sebelumnya, saat ini ilmuwan berlomba-lomba menciptakan proses dengan ekonomi atom yang tinggi, namun menggunakan tekanan dan suhu yang rendah. Hal ini bertujuan untuk mengurangi biaya khususnya penggunaan bahan bakar. Tidak hanya itu, hal ini juga dapat mengurangi jejak karbon dari industri energi[3].
- Penggunaan Katalis (Catalyst)
Bagaimana caranya menjalankan reaksi yang memiliki ekonomi atom tinggi namun rendah suhu dan tekanan? Jawabannya adalah katalis. Katalis dapat meningkatkan kecepatan reaksi dengan menurunkan energi aktivasi. Ada berbagai macam katalis, seperti katalis dari logam murni (seperti platinum atau palladium), ada juga yang merupakan bahan kombinasi beberapa unsur seperti zeolite, atau kombinasi dari keduanya. Kombinasi inilah yang dapat diatur untuk menghasilkan reaksi dengan atom ekonomi tinggi dan biaya produksi yang rendah[1].
Sekian penjelasan tentang 12 prinsip Green Chemistry, bagaimana apakah anda siap untuk berlomba?
Sumber :
[1] https://www.rsc.org/journals-books-databases/about-journals/green-chemistry/
[2] https://www.epa.gov/greenchemistry/basics-green-chemistry
[3] https://www.acs.org/content/acs/en/greenchemistry/principles/12-principles-of-green-chemistry.html
[5] https://www.sigmaaldrich.com/chemistry/greener-alternatives/green-chemistry.html