Sintesis menggunakan cahaya sebagai katalisator mampu mengubah tetrakloroetilena, zat yang umumnya digunakan sebagai pembersih logam, menjadi senyawa organik yang bermanfaat melalui proses kimia. Pendekatan inovatif ini membuka jalan untuk metode daur ulang yang lebih sederhana, ekonomis, aman, dan ramah lingkungan yang mengubah limbah pelarut industri menjadi ester karbonat dan kloroform.
Tetrakloroetilena, dikenal juga sebagai perc, adalah pelarut yang sering digunakan dalam industri pembersihan logam. Proses sintesis dengan menggunakan cahaya sebagai pendorong reaksi memungkinkan transformasi tetrakloroetilena ini menjadi senyawa organik yang memiliki nilai tambah. Dengan pendekatan ini, dapat dibuka pintu bagi cara yang lebih efisien dan berkelanjutan dalam mendaur ulang limbah pelarut industri.
Penting untuk dijelaskan bahwa tetrakloroetilena termasuk dalam kategori zat berbahaya dan ketika dibuang ke lingkungan memerlukan pendekatan yang lebih bijaksana dalam penanganannya. Oleh karena itu, penggunaan metode sintesis dengan cahaya bukan hanya memberikan solusi inovatif untuk pengolahan limbah, tetapi juga mendukung praktik-praktik yang lebih ramah lingkungan.
Dalam konteks ini, limbah yang dihasilkan dari penggunaan tetrakloroetilena yang biasanya dibuang dengan cara pembakaran, dapat dihindari dengan mengadopsi metode sintesis berbasis cahaya. Dengan demikian, penggunaan cahaya sebagai katalisator tidak hanya menciptakan nilai tambah dalam pengolahan limbah industri, tetapi juga memperkenalkan solusi yang lebih sustainable dan bertanggung jawab terhadap lingkungan.
Akihiko Tsuda bersama timnya dari Universitas Kobe Jepang, bekerja sama dengan produsen kimia mengembangkan metode sintesis ester karbonat dan kloroform dari bahan pembersih logam perc melalui reaksi yang dipicu oleh sinar ultraviolet (UV). Ester karbonat merupakan senyawa bernilai tinggi yang digunakan sebagai pelarut dalam beberapa jenis baterai ion litium dan sebagai sumber karbonil dalam proses sintesis organik. Di sisi lain, kloroform digunakan sebagai pelarut dan sebagai prekursor (zat awal yang digunakan sebagai bahan dasar) untuk senyawa pendingin. Penelitian ini diterbitkan di jurnal Organic Chemistry pada 10 Januari 2024.
Tsuda dan timnya menciptakan pendekatan baru dengan memanfaatkan reaksi kimia pada skala kecil, di mana perc diubah melalui oksidasi dengan bantuan cahaya menjadi trikloroasetil klorida yang sangat aktif dan sejumlah kecil fosgen. Dalam upaya mengurangi risiko penanganan bahan kimia berbahaya, para peneliti menciptakan suatu metode di mana trikloroasetil klorida dan fosgen dihasilkan secara langsung di tempat reaksi. Hal ini membantu menghindari penanganan langsung terhadap bahan kimia yang memiliki potensi berbahaya. Dengan pendekatan ini, keduanya dapat mengalami reaksi lebih lanjut secara in situ, menjadikan proses tersebut lebih efisien dan aman. Pendekatan inovatif ini tidak hanya membuka peluang untuk pengembangan bahan kimia yang lebih bersih dan efisien, tetapi juga mengurangi risiko terhadap lingkungan dan manusia dalam penggunaan bahan kimia berpotensi berbahaya.
Eksperimen satu langkah ini memungkinkan konversi limbah pelarut industri menjadi senyawa organik yang berguna.
Para peneliti telah melakukan serangkaian eksperimen yang melibatkan penggabungan perc dengan berbagai jenis alkohol, seperti metanol atau etilen glikol, bersama dengan suatu jenis larutan basa organik. Dalam proses ini, campuran bahan-bahan tersebut kemudian dioksidasi dengan oksigen dan disinari menggunakan cahaya ultraviolet (UV) gelombang pendek dari lampu raksa. Berikutnya, senyawa trikloroasetil klorida dan fosgen terbentuk melalui reaksi oksidasi fotokimia yang melibatkan perc. Tahap selanjutnya melibatkan reaksi kondensasi yang dikatalisis oleh basa organik dengan alkohol, menghasilkan ester karbonat alkil siklik dan asiklik, bersama dengan gas kloroform.
Penting untuk dipahami bahwa dalam konteks ini, alkohol merujuk pada kelompok senyawa organik yang mengandung gugus hidroksil (-OH). Alkohol, seperti metanol atau etilen glikol, adalah bahan-bahan kimia yang dapat memberikan reaktivitas tambahan dalam reaksi kimia. Sedangkan, basa organik adalah senyawa kimia yang dapat berperan sebagai katalis untuk mempercepat reaksi kimia. Kedua unsur ini berperan dalam membantu menciptakan kondisi yang mendukung terjadinya reaksi sintesis.
Proses sintesis ini meningkatkan efisiensi reaksi rantai radikal dari perc ke trikloroasetil klorida. Artinya, melibatkan sejumlah langkah reaksi yang berurutan dan terkendali untuk mengubah perc menjadi senyawa yang lebih kompleks. Efisiensi reaksi yang ditingkatkan ini memungkinkan sintesis senyawa dalam jumlah yang lebih besar, membuatnya lebih praktis dalam skala produksi yang lebih besar. Dengan demikian, pendekatan ini membawa kontribusi signifikan dalam memperbaiki proses sintesis kimia secara umum, dengan dampak potensial pada efisiensi, ekonomi, dan keberlanjutan.
Referensi :
[1] Tsuda, A,. Higashimura. I., Shele, M., Akamatsu, T., Ohmura, R., Liang F., Okazoe, T.2024. Photo-on-Demand In Situ One-Pot Synthesis of Carbonate Esters from Tetrachloroethylene. J. Org. Chem. DOI: 10.1021/acs.joc.3c02588
[2] https://www.chemistryworld.com/news/photochemistry-converts-dry-cleaning-solvent-waste-into-useful-chemicals/4018805.article diakses pada 30 Januari 2024
