Kimia Hijau: 12 Prinsip
Setelah ini kamu bisa menyebut prinsip kimia hijau dan menilai rute sintesis mana yang lebih ramah lingkungan berdasarkan hemat atom dan hemat energi.
Pabrik cat lama membuang pelarut beracun ke sungai; pabrik cat modern memakai air sebagai pelarut dan mendaur ulang sisa reaksi. Perubahan ini lahir dari satu gagasan: kimia hijau. Bukan berarti warnanya hijau, melainkan merancang proses kimia supaya dari awal sudah minim limbah, hemat energi, dan aman. Coba pilah sendiri ciri proses hijau di bawah.
Apa itu kimia hijau
Kimia hijau adalah pendekatan merancang proses dan produk kimia supaya mengurangi atau menghilangkan penggunaan dan pembentukan bahan berbahaya. Gagasan intinya sederhana: lebih murah dan lebih aman mencegah limbah daripada mengelolanya setelah terbentuk. Paul Anastas dan John Warner merumuskan 12 prinsip kimia hijau yang menjadi rujukan global, mencakup pencegahan limbah, ekonomi atom, sintesis bahan lebih aman, desain bahan baku aman, pelarut aman, hemat energi, pemakaian energi terbarukan, kurangi derivatisasi, katalis, desain terurai, analisis polusi real-time, dan katalis intrinsik lebih aman. Tujuannya bukan menghentikan kimia, melainkan membuat kimia lebih cerdas.
Kimia hijau adalah rancangan produk dan proses kimia yang mengurangi atau menghilangkan penggunaan serta pembentukan zat berbahaya. Ekonomi atom adalah persen massa pereaksi yang benar-benar berakhir menjadi produk yang diinginkan, dihitung (Mr produk / total Mr pereaksi) kali 100 persen. Limbah dalam konteks ini adalah semua atom pereaksi yang tidak masuk ke produk ( termasuk produk samping, pelarut buang, dan katalis bekas ).
Ekonomi atom
Ekonomi atom adalah ukuran paling kuantitatif dari proses hijau. Reaksi adisi (misalnya polimerisasi etena menjadi polietilena) punya ekonomi atom mendekati 100 persen karena semua atom pereaksi masuk ke produk. Reaksi substitusi dan eliminasi sering ekonomi atom rendah karena banyak atom terbuang sebagai produk samping. Misalnya, pembuatan aldehida lewat oksidasi parsial alkohol menghasilkan air sebagai samping — atom oksigen dan hidrogen itu tidak masuk produk utama. Menggeser rute ke yang lebih sedikit produk samping berarti menghemat bahan baku dan mengurangi limbah sekaligus.
Pasangkan prinsip kimia hijau dengan maknanya.
Hemat energi dan bahan aman
Banyak reaksi tradisional butuh pemanasan tinggi atau pelarut organik beracun. Kimia hijau mendorong suhu dan tekanan sesedikit mungkin (idealnya suhu kamar, tekanan atmosfer), pemakaian pelarut air atau tanpa pelarut, dan katalis yang bisa didaur ulang. Katalis sangat penting karena ia mempercepat reaksi tanpa ikut habis, sehingga sedikit katalis bisa memproses banyak pereaksi. Sebagai pembanding, pereaksi stoikiometris yang berlebih habis terpakai dan biasanya menjadi limbah. Energi yang dihemat juga menurunkan jejak karbon pabrik — koneksi langsung ke bahan bakar dan emisi.
Sorot ciri ekonomi atom.
Bayangkan kamu memotong kayu untuk membuat kursi. Tukang lama memotong sembarangan dan banyak serpihan dibuang — itu ekonomi atom rendah. Tukang modern mengukur dulu, memilih pola potong yang memanfaatkan hampir seluruh papan — ekonomi atom tinggi. Kimia hijau berpikir seperti tukang modern: setiap atom bahan baku berharga, dan tujuannya adalah membuat atom itu berakhir di produk, bukan di tempat sampah.
Coba dulu di kertas, baru buka.
Soal. Dua rute membuat senyawa M tersedia. Rute A: ekonomi atom 45 persen, butuh pelarut klorin beracun, suhu 150 derajat Celsius. Rute B: ekonomi atom 92 persen, pelarut air, katalis daur ulang, suhu kamar. Mana lebih hijau?
Susun langkah menilai proses hijau.
Ekonomi atom B (92 persen) jauh atas A (45 persen) — separuh atom A terbuang. Pelarut air B lebih aman daripada klorin beracun A. Energi B jauh lebih rendah (suhu kamar vs 150 derajat Celsius) dan katalisnya bisa didaur ulang.
Rute B memenuhi prinsip 2 (ekonomi atom), prinsip 5 (pelarut aman), prinsip 6 (hemat energi), dan prinsip 9 (katalis) sekaligus. Rute A melanggar keempatnya. Maka rute B lebih hijau dan biasanya juga lebih murah jangka panjang karena bahan baku dan energi lebih efisien.
Jebakan: menyamakan kimia hijau dengan pengolahan limbah. Yang benar: kimia hijau bekerja di hulu — merancang proses dari awal agar limbah minimal atau nihil. Pengolahan limbah (insinerator, penanganan air buangan) adalah langkah akhir bila limbah sudah terbentuk, dan dianggap kurang ideal karena hanya memindahkan masalah, bukan mencegah. Prinsip 1 jelas: lebih baik cegah daripada obati.
Jebakan: menganggap ekonomi atom 100 persen selalu mustahil. Yang benar: reaksi adisi seperti polimerisasi etena dan reaksi pertukaran isotop bisa mencapai ekonomi atom mendekati 100 persen. Yang membuat ekonomi atom rendah adalah produk samping ( garam, air, gas buang ). Memilih rute dengan sedikit produk samping adalah jalan utama menuju ekonomi atom tinggi.
- Kimia hijau merancang proses supaya minim limbah, hemat energi, aman.
- Ekonomi atom = persen atom pereaksi yang masuk ke produk utama.
- Pencegahan limbah lebih utama daripada pengobatan setelah terjadi.
- Katalis lebih hijau daripada pereaksi stoikiometris berlebih.
- Pelarut air dan suhu kamar lebih hijau daripada pelarun beracun dan suhu tinggi.