Kimia lingkungan dan kimia hijau

Sederhana · Fase A–C · SD kelas 1–6 (IPAS)

Bumi kita dijaga oleh keseimbangan zat di udara, air, dan tanah. Aktivitas manusia bisa mengganggunya:

• Asap kendaraan dan pabrik mengandung karbon monoksida dan gas lain yang membuat udara kotor.
• Terlalu banyak karbon dioksida di udara membuat Bumi makin panas (efek-rumah-kaca).
• Sampah plastik terbawa ke sungai dan laut, lalu pecah menjadi mikroplastik.

Kita bisa membantu: menanam pohon, menghemat listrik, naik sepeda atau kendaraan umum, membawa tas dan botol minum sendiri, serta memilah sampah organik dan anorganik.

Standar · Fase D · SMP kelas 7–9 (IPA)

Pencemaran udara: pembakaran menghasilkan CO, SO₂, NO₂, dan partikel halus (PM2,5). SO₂ dan NOₓ bereaksi dengan air membentuk hujan-asam yang merusak bangunan kapur dan tumbuhan.

Perubahan iklim: gas rumah kaca (CO₂, CH₄, N₂O) menyerap panas inframerah. Kadar CO₂ kini lebih dari 420 ppm, tertinggi dalam jutaan tahun.

Lapisan ozon: ozon di stratosfer melindungi dari sinar UV. CFC merusaknya hingga terjadi "lubang ozon"; Protokol Montreal (1987) melarang CFC dan kini lapisan ozon perlahan pulih.

Pencemaran air dan tanah: limbah deterjen, pestisida (DDT), dan logam berat seperti raksa dari tambang emas ilegal dapat meracuni ikan dan manusia.

Lanjutan · Fase E–F · SMA kelas 10–12 (Kimia)

Kimia atmosfer: di stratosfer, sinar UV memecah CFC melepaskan radikal Cl· yang mengkatalisis penguraian ozon (Cl· + O₃ → ClO· + O₂; ClO· + O → Cl· + O₂). Satu radikal dapat merusak ribuan molekul O₃. Di permukaan, NO₂ + sinar matahari menghasilkan ozon troposfer dan kabut asap fotokimia.

Siklus karbon: CO₂ larut di laut membentuk asam karbonat, menurunkan pH laut (pengasaman laut) sehingga terumbu karang dan kerang sulit membentuk CaCO₃. Indonesia, pusat Segitiga Terumbu Karang dunia, sangat terdampak.

Pengolahan air: koagulasi dengan tawas, filtrasi, dan disinfeksi dengan kaporit atau ozon. Parameter mutu air meliputi pH, oksigen terlarut (DO), BOD, COD, dan kadar logam.

Kimia hijau (12 prinsip Anastas & Warner) mencegah limbah sejak desain: ekonomi atom tinggi, pelarut aman (air, CO₂ superkritis), katalis alih-alih pereaksi berlebih, bahan terbarukan (biodiesel, bioplastik PLA), dan produk yang mudah terurai.

Mendalam · Perguruan tinggi · Kimia dasar dan lanjut

Nasib polutan di lingkungan ditentukan sifat fisika-kimianya: koefisien partisi oktanol–air (log Kow, lihat XLogP di halaman molekul), tekanan uap, kelarutan, dan waktu paruh degradasi. Senyawa persisten, bioakumulatif, dan toksik (PBT) seperti DDT dan metilmerkuri mengalami biomagnifikasi di rantai makanan; karena itu diatur Konvensi Stockholm dan Minamata.

Penilaian daur hidup (LCA) membandingkan dampak produk dari bahan baku sampai limbah. Plastik biodegradabel belum tentu lebih baik bila memerlukan kondisi pengomposan industri. Mikroplastik membawa zat aditif dan menyerap polutan organik.

Teknologi pengurangan emisi meliputi penangkapan dan penyimpanan karbon (CCS), katalis tiga arah kendaraan (CO, NOₓ, hidrokarbon → CO₂, N₂, H₂O), desulfurisasi gas buang (SO₂ + CaCO₃ → CaSO₄), dan hidrogen hijau dari elektrolisis air bertenaga surya.

Bagi Indonesia, isu utama kimia lingkungan antara lain kebakaran lahan gambut (emisi CO₂ dan partikulat), merkuri pada tambang emas skala kecil, limbah smelter nikel, serta pencemaran plastik di laut. Solusi berbasis kimia hijau adalah bidang riset dan karier yang terbuka lebar.