Berhitung dulu ekonomi atom

Sintesa hijau memerlukan pilihan bahan baku (reaktan), pelarut, dan kondisi reaksi yang dirancang sedemikian rupa demi mengurangi konsumsi sumber daya dan mengurangi limbah.  Penerapan prinsip-prinsip kimia hijau dalam sintesis organik dapat dimulai dengan pemilihan bahan baku (feedstock) yang bukan berasal dari minyak bumi. Bahan baku dari petrokimia digantikan dengan bahan kimia berasal dari sumber biologis yang disebut  biomassa.

Sebagai contoh rancangan sintesa hijau adalah sintesa asam adipat, senyawa kimia organik yang banyak digunakan dalam produksi nilon dan pelumas. Zat ini dapat dihasilkan dari benzena, suatu petrokimia beracun, tapi produk yang sama dapat diturunkan  dari glukosa yang ditemukan dalam tanaman.

Atom ekonomi?

Proses industri berwawasan hijau dan berkesinambungan mulai dirancang menurut konsep Atom Ekonomi.  Apakah itu atom ekonomi?  Ia adalah sebuah konsep perancangan proses kimia yang bisa mengubah semaksimal mungkin bahan baku menjadi produk target ketimbang menghasilkan senyawa sampingan (side product). Dengan kata lain, reaksi kimia tersebut memiliki nilai konversi, selektifitas, dan yield yang setinggi-tingginya.

Atom ekonomi bisa didekati dengan perhitungan sebagai berikut:

% Atom ekonomi = (berat molekul produk target)/(berat molekul semua bahan baku) x 100%

Sebagai ilustrasi mari kita lihat contoh reaksi sintesis aspirin (asam asetil salisilat) dari asam salisilat dan asetat anhidris.

Skema reaksi aspirin dari asam salisilat dan asetat anhidris

Perhitungan atom ekonominya adalah sebagai berikut:

% atom ekonomi =  
180.2/(138.1  + 102.1 ) x 100%
= 75.0%

Perhitungan di atas tentu saja menganggap bahwa reaksi berlangsung tuntas dan 100% produk dapat diisolasi (suatu hal yang tentu saja hampir tidak mungkin dilakukan pada skala industri). Kenyataanya, dalam proses sebenarnya dibutuhkan asetat anhidris berlebih untuk mendorong kesetimbangan reaksi ke arah kanan dan bisa menghasilkan aspirin setnggi-tingginya. Walaupun demikian, perhitungan sederhana atom ekonomi bisa menjadi panduan awal menilai sebuah reaksi kimia hijau atau tidak.

Aspek penting atom ekonomi ini diperlihatkan pada proses sintesis ibuprofen (senyawa analgesik). Sebelum tahun 1997, hanya sebesar 40% dari bahan baku terserap menjadi ibuprofen dan sisanya terbuang percuma sebagai produk samping.  Metode terbaru yang memenangkan kompetisi kimia hijau di Amerika Serikat berhasil menaikkan kadar bahan baku yang diubah menjadi ibuprofen sebesar 77%. Terlebih lagi, proses baru ini berhasil mengurangi rangkaian langkah reaksi menjadi lebih sederhana.  Jadi, jika ingin mengembangkan reaksi hijau, hitunglah kembali atom ekonominya, selamat mencoba.

Pustaka Utama

Introduction to Organic Laboratory Techniques: A Microscale Approach