MAKALAH KIMIA LINGKUNGAN ”KIMIA HIJAU (GREEN CHEMISTRY )” )”
OLEH: HIDAYAH ANISA FITRI
(K 100100 001)
TITIS RAHAYU
(K 100100 002)
INTAN NURJANAH
(K 100 100 022)
SRI HIDAYANI
(K 100 100 024)
LISDAYANI
(K 100 100 030)
ERZA LUTHFI MALIKA
(K 100 100 038)
NAIMAH LATEH
(K 100 100 041)
NURRAHMI RATNANINGRUM (K 100 100 043)
FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2012
BAB I Pendahuluan
A. Latar Belakang. Tidak dapat dipungkiri bahwa kimia merupakan salah satu ilmu dasar yang perannya begitu besar dalam menentukan arah dan laju pembangunan saat ini. Hampir tidak ada pemanfaatan sumber daya dalam rangka pembangunan yang tidak melibatkan kimia. Limbah hasil pembangunan dan tata cara penanganannya pun senantiasa melibatkan kimia. Dengan paradigma baru yang mengubah konsep pembangunan dari konsep lama menjadi pembangunan berkelanjutan, maka kimiapun harus berbenah diri untuk tetap dapat menopang dan berperan aktif dalam paradigma baru ini. Hal ini merupakan tantangan sekaligus harapan bagi kimia. Tantangan yang dihadapi adalah jelas karena kimia beserta aktivitas yang didasarinya telah terbukti dapat memberikan bencana seperti misalnya sakit itai-itai di Jepang atau limbah PT Newmon di Padang, dan lain sebagaianya. Ditambah lagi dengan efek yang ditimbulkan oleh emisi limbah maupun bahan pencemar, misalnya emisi persistent organic pollutant (POP), yang meskipun tidak kasat mata namun sangat berbahaya dampaknya. Disamping resiko bahaya seperti di atas, kimia menawarkan potensi yang besar untuk tetap dapat menopang dan berperan aktif dalam pembangunan berkelanjutan. Industri kimia dapat mendukung pembangunan yang mengarah kesejahteraan masyarakat yang berkelanjutan sesuai dengan kompetensi yang dalam bidang teransformasi produk dan materi. Misalnya pembuatan bahan isolator dapat menghemat energi, sehingga energi tetap dapat digunakan di masa mendatang. Dalam perkembangannya, kimia yang diarahkan untuk dapat menunjang pembangunan yang berkelanjutan diistilahkan dengan Kimaia Berkelanjutan ( Sustainable Chemistry). Istilah ini dipakai di Negara Negara Eropa daratan terutama di Jerman. Di sisi lain, berkembang juga di Amerika Serikat dan Inggris. Istilah lain yang maknanya senada dengan Kimia Berkelanjutan, yaitu Kimia Hijau atau Green Chemistry. B. Tujuan Kimia hijau adalah kesatuan prinsip yang akan membantu dalam mengurangi penggunaan substansi yang digunakan dalam proses produksi dan penggunaan bahan kimia dengan prinsip penghematan dan berkelanjutan. Kimia hijau dapat digunakan untuk melindungi lingkungan dengan mengubah proses kimia yang tidak menyebabkan polusi atau peduli dengan lingkungan.
BAB II Landasan Teori
Kimia telah menghasilkan banyak produk yang menguntungkan bagi manusia, seperti obat obatan, makanan, kosmetik, bahan pewarna, cat, kimia agro, biomolekular, dan substansi seperti polimer, Kristal cair dan nanopartikel material genetic, sumber energi baru, dan lain sebagainya. Kimia telah digunakan dan diketahui dalam ruang lingkup yang besar untuk membuat suatu produk dan material baru yang jauh lebih mudah digunakan dibandingkan dengan produk produk alam. Proses kimia dari pembuatan produk - produk tersebut melibatkan banyak reaksi kimia, molekul, reagen, solven, asam, basa, dan lain sebagainya. Penggunaan bahan-bahan tersebut dalam jumlah besar tentu saja tidak hanya menghasilkan produk-produk yang diinginkan, tetapi juga menghasilkan produk buangan yang dapat mencemari dan merusak lingkungan dalam berbagai bentuk baik padat, cair maupun gas. Jadi diperlukan suatu cara untuk meminimalkan pencemaran kimia. Lebih dari 20 tahun yang lalu kemudian diciptakanlah suatu cara untuk mewujudkan hal tersebut yang digagas oleh Anatas pada tahun 1991 yang disebut dengan Green Chemistry atau kimia hijau. Tujuan dirancangnya konsep kimia hijau adalah untuk meminimalkan kerusakan lingkungan dan gangguan kesehatan manusia yang disebabkan karena pencemaran lingkungan karena zat kimia. Caranya bukan dengan menghilangkan proses kimia, melainkan dengan merubah proses kimia agar meminimalkan pencemaran. (Bharati V. Badami, 2008) Dalam Kimia Hijau terkandung tekad untuk mengurangi dampak negatif sejak dari sumbernya atas semua aktivitas dan proses kimia pada kesehatan manusia dan lingkungan. Pengurangan dampak negatif ini dapat dilakukan melalui penggunaan bahan dasar yang dapat diperbaharukan, penggunaan proses dan bahan kima (reaktan, pelarut, katalis) yang ramah lingkungan, penghematan penggunaan energy dan bahan dasar, peningkatan efisiensi untuk meminimalkan pembentukan produk samping dan limbah, dan menghasilkan produk yang aman. Prinsip – prinsip yang dapat dipakai untuk mengubah kimia menjadi kimia berkelanjutan. Prinsip umum yang mendasari kimia hijau ini berjumlah 12 (Anastas and Warner, 1998). Pemahaman dan penerapan ke-12 prinsip di atas harus dilakukan secara menyeluruh dan terintegrasi agar dampak negatif suatu reaksi kimia pada manusia dan lingkungan dapat diminimalkan. ( Sri Juari S,2008). Secara singkat ke-12 prinsip tersebut adalah sebagai berikut: 1. Pollution Prevention (pencegahan pencemaran); 2. Atom Economy (ekonomi atom); 3. Less Hazardous Chemical Synthesis (meminimalkan sintesis kimia yang toksis); 4. Designing Safer Chemicals (mendiseain produk kimia dengan toksisitas yang sekecil mungkin); 5. Safer Solvents and Auxiliaries (penghematan pelarut dan senyawa pembantu lainnya); 6. Design for Energy Efficiency (penghematan energi); 7. Use of Renewable Feedstocks (penggunaan bahan yang dapat diperbaharui); 8. Reduce Derivatives (menghemat derivative); 9. Catalysis (penggunaan katalis); 10. Design for Degradation (desain degradasi produk);
11. Real-time analysis for Pollution Prevention (analisis pencegahan pencemaran); 12. Inherently Safer Chemistry for Accident Prevention (meminimalkan kemungkinan terjadinya kecelakaan kerja); (Anastas dan Warner,1998) Selain dengan penerapan 12 prinsip kimia hijau, kimiawan juga harus mampu mengembangkan proses yang mampu memenuhi aspek keberlanjutan secara ekologi, namun tetap bermanfaat bagi masyarakat dan bernilai ekonomi. Untuk itu, kimiawan perlu memiliki pemikiran tentang: 1. Penerapan kondisi reaksi alternative yang hemat energi dan ramah lingkungan, dengan misalnya melibatkan penggunaan katalis dan enzim, 2. Penerapan teknik alternatif untuk menghindari reaksi yang melibatkan panas tinggi, misalnya dengan melibatkan reaksi fotokimia dan elektrokimia, microwave (gelombang mikro),dan sinar matahari, 3. Penerapan reaksi kemo-, region dan stereoselektif modern, 4. Pemakaian materi awal dan senyawa antara yang hemat seumber daya, dan pemakaian sumber daya yang dapat diperbaharui, 5. Pemakaian larutan yang ramah lingkungan, 6. Pendaurulangan pelarut dan senyawa pembantu reaksi. ( Kunarti , 2010 )
BAB III Isi
Kimia Hijau yang digagas oleh Anatas dan Warner memiliki 12 prinsip. Dimana dengan penerapan 12 prinsip ini diharapkan dapat menjadi alternatif untuk meminimalisir penggunaan bahan kimia dalam reaksi yang dapat mencemari lingkungan dan membahayakan kesehatan manusia. I.
Pollution Prevention (Pencegahan pencemaran)
Lebih baik mencegah dihasilkannya limbah daripada membersihkan atau memproses limbah setelah dihasilkan. Salah satu caranya adalah dengan pemilihan metode yang tepat untuk suatu sintesis kima, sehingga produk yang dihasilkan lebih banyak daripada by produknya. Atau bisa juga dengan metode recycle zat kimia. Dimana zat sampingan yang dihasilkan dari reaksi kimia dapat digunakan kembali ke dalam reaksi kima tersebut. II.
Atom Economy (Ekonomi Atom).
Metode sintesis seharusnya didesain untuk memaksimalkan penggabungan semua materi yang dipakai dalam proses pembuatan produk akhir yang diinginkan. Idealnya, reaksi kimia berjalan dengan reaktan berubah menjadi produk sesuai dengan persamaan stokiometrinya. Kenyataannya, kebanyakan reaksi menghasilkan produk dengan kuantitas di bawah kuantitas yang diperhitungkan dari persamaan stokiometrinya. Ekonomi atom merupakan besaran yang memperhitungkan proporsi massa atom- atom yang ada dalam produk yang diinginkan relative terhadap total massa atom yang ada di reaktan (Trost, 1991)
III.
Less Hazardous Chemical Synthesis (Meminimalkan Sintesis Kimia yang Toksis)
Jika memungkinkan, metode sintesis seharusnya dirancang dengan menggunakan senyawa yang memiliki toksisitas serendah mungkin bagi kesehatan manusia dan lingkungan. Contohnya adalah senyawa 4-aminodifenilamina, sebuah intermediet kunci dalam produksi antioksidan karet, secara tradisional dihasilkan dari klorinasi benzene. Riset kimia hijau yang dilakukan oleh Flexsys America mampu menggantikan proses produksi ini dengan menggunakan kopling langsung aniline dengan nitrobenzene yang teraktifkan oleh suatu basa (US EPA,
2004b). Reaksi ini tidak melibatkan klorin yang beracun dan membebaskan limbah organik, anorganik dan air masing masing 70,99% dan 97% lebih kecil. IV.
Designing Safer Chemicals (Mendesain Produk Kimia dengan Toksisitas yang Sekecil Mungkin)
Produk kimia harus dirancang sedemikian rupa sehingga menghasilkan fungsi sebagaimana yang diinginkan dan memberikan efek toksisitas seminimal mungkin. Contohnya adalah dengan dibuatnya biosida ramah lingkungan untuk menghambat pertumbuhan bakteri, alga, dan jamur di permukaan kapal dan ladang minyak yang berbasis pada 4,5-dikloro-2-oktil-4-isotiazolin-3-one oleh Albright dan Wilson Americas (US EPA,2004c). biosida ini digunakan untuk menggantikan biosida konvensional yang sangat beracun bagi kehidupan organism air dan manusia. V.
Safer Solvents and Auxiliaries (penghematan pelarut dan senyawa pembantu lainnya)
Pelarut dan senyawa senyawa pmbantu lainnya digunakan sehemat mungkin dan dipilih yang paling aman. Kebanyakan pelarut bersifat mudah terbakar atau beracun, dan hampir semuanya merupakan senyawa organik yang mudah menguap sehingga menyumbang pencemaran udara. Pelarut sangat diperlukan untuk sebagian besar reaksi karena pelarut merupakan media untuk campur, transfer panas dan kadang mengontrol reaktivasi pereaksi. Disamping itu, sebagian besar pelarut digunakan juga dalam isolasi, pemisahan dan pemurnian. Penemuan pelarut yang ramah lingkungan dan bersahabat bagi kesehatan manusia atau pelarut hijau sebagai pengganti pelarut tradisional merupakan hal yang lebih baik. Karbon dioksida (CO2) super kritis (di mana gas ditekan sampai ke keadaan serapat cairan), cairan cairan ion (garam - garam organik dalam wujud cair dalam suhu kamar) dan air merupakan pelarut pelarut ramah lingkungan yang saat ini dikenal. VI.
Design for Energy Efficiency (penghematan energi)
Energi yang diperlukan dalam proses kimia harus sehemat mungkin dan harus dikenali dengan baik pengaruhnya pada manusia dan lingkungan. Jika memungkinkan dapat dilakukan pada suhu dan tekanan kamar. Pada skala laboratorium umumnya digunakan penangas seperti penangas air dan minyak, mantel listrik, dan gelombang mikro (microwave). Pengukuran radiasi infra merah menunjukkan bahwa penangas minyak memberikan efisiensi energi yang paling rendah, kemudian disususul dengan penangas air, mantel listrik, dan gelombang mikro (NOP Team Project,1998). VII.
Use of Renewable Feedstocks (penggunaan bahan yang dapat diperbaharui)
Bahan dasar jika secara teknis dan ekonomi memungkinkan, harus digunakan bahan yang dapat terbaharukan. Contohnya adalah penelitian Michigan State University berhasil mengganti benzene dan asam nitrat yang menghasilkan pencemar oksida nitrogen dalam produksi asam adipat dan katekol dengan glukosa dan air (US EPA,2004c). VIII. Reduce Derivatives (menghemat derivative)
Tahapan reaksi yang timbul karena penggunaan gugus penutup, pelindung dan pembuka, serta modifikasi sementara dalam suatu proses kimia harus dicegah atau diminimalkan, karena setiap tahapan reaksi sering memerlukan tambahan pereaksi, energi, dan dapat menghasilkan limbah. Industri BHC di Amerika berhasil menyusun sintesis baru untuk ibuprofen dimana mengurangi tahapan konvensional reaksi 6 tahap menjadi 3 tahap (US EPA,2004c). Dengan metode ini Atom Ekonomi meningkat 40%. Selain itu katalisnya dapat digunakan kembali. IX.
Catalysis (penggunaan katalis)
Penggunaan katalis dapat mengurangi konsumsi energi, bahan dasar, pereaksi dan waktu reaksi, dan dapat juga menghasilkan reaksi yang lebih aman. Katalis adalah zat yang dapat mempercepat proses reaksi tanpa ikut bereaksi. Dengan digunakannya katalis dalam suatu reaksi kimia, maka akan mempercepat proses reaksi, menghemat energy, dan katalis dapat digunakan kembali dalam reaksi (recycle). X.
Design for Degradation (desain degradasi produk)
Produk kimia harus dirancang sedemikian rupa sehingga pada akhir penggunaannya dapat terurai menjadi hasil yang tidak berbahaya. Banyak produk kimia yang tidak mudah terurai secara ilmiah dan penanganannya menjadi berbahaya. Sebagai contoh adalah asam poliakrilat, polimer anionic penting dalam berbagai produk industri yang pada akhir penggunaannya tidak mudah terurai di alam. Untuk mengatasi masalah ini, Korporasi Donlar telah membuat alternative untuk asam poliakrilat yaitu termal poliaspartat melalui proses yang sangat efisien dan hampir tidak membebaskan limbah (US EPA, 2004g). XI.
Real-time analysis for Pollution Prevention (analisis pencegahan pencemaran)
Metode analisis kimia yang ada perlu diperbarui agar memungkinkan pemantauan dan kontrol proses seketika, sebelum terjadinya pembentukan senyawa berbahaya.
Sangat diperlukan metode analitik yang dapat seketika (in situ) mendeteksi pembentukan senyawa berbahaya yang tahan lama, seperti misalnya dibenzo dioksin terpoliklorinasi (poly dibenzo-dioxines, PCDDs) dan dibenzo-furan terpoliklorinasi (Poly chlorinated Dibenzo furanes, PCDFs) yang dapat terbentuk dalam proses pemutihan pulp kayu dengan oksidan berbahan dasar klorin. XII.
Inherently Safer Chemistry for Accident kemungkinan terjadinya kecelakaan kerja)
Prevention
(meminimalkan
Senyawa yang digunakan dalam reaksi harus dipilih untuk meminimalkan terjadinya kecelakaan, seperti timbulnya api atau kebakaran dan ledakan. Desain dan bentuk bahan kimia (padat cair atau gas) yang digunakan dalam reaksi kimia harus diminimalisir adanya kemungkinan terjadinya kecelakaan kerja termasuk ledakan, kebakaran dan kerusakan partikel. Sebagai contoh, pembuatan nanopartikel atom emas dengan menggunakan diboran (sangat toksik dan mudah terbakar bila dekat dengan api pada suhu kamar) serta menyebabkan kanker karena adanya kandungan benzen. Saat ini diburan telah diganti dengan bahan yang ramah lingkungan NABH4 yang dapat mengeliminasi gugus benzene. Selain kedua belas prinsip kimia hijau diatas Ilmu nano dan teknologi nano adalah bidang ilmu yang juga berkontribusi dalam pengembangan aplikasi kimia hijau. Dimana dalam teknologi nano dapat menghemat sejumlah besar bahan yang digunakan dalam reaksi dengan menggunakan metode elektronik mikroskopik dan submikroskopik serta peralatan mekanik.
BAB IV Penutup
4.1 Kesimpulan Terdapat 12 prinsip kimia hijau yang dapat diterapkan dalam kehidupan sehingga dampak negatif terhadap kesehatan manusia dan lingkungan secara luas dapat diminimalisir.
4.2 Usul dan Saran Diharapkan dengan makalah ini dapat memberikan informasi kepada pihak yag terkait mengenai kimia hijau untuk dapat mempraktekkannya. Dengan penerapan 12 prinsip yang telah dijelaskan diatas, maka diharapkan dapat menjadi alternatif untuk meminimalisir penggunaan bahan kimia dalam reaksi yang dapat mencemari lingkungan dan membahayakan kesehatan manusia.
4.3 Daftar Pustaka Anastas, P. T. and Warner, J. C., 1998, Green Chemistry: Theory and Practice, Oxford University Press, New York. Badami, Bharati V, 2008, Concept of Green Chemistry , Kunarti, Sri Eka, et al, 2010, Manajemen Kimia Laboratorium Berbasis Kimia Hijau , Universitas Gajah Mada, Yogyakarta. Santosa, Sri Jauari, 2008, Kimia Hijau sebagai Pilar Utama Pembangunan Lestari, Universitas Gajah Mada, Yogyakarta. US EPA, 2004b, 1998, Designing Safer Chemicals Award, http://www.epa.gov/greenchemistry/ US EPA, 2004c, 1996, Designing Safer Chemicals Award, http://www.epa.gov/greenchemistry/ US EPA, 2004g, 1996, Designing Safer Chemicals Award, http://www.epa.gov/greenchemistry/
