Limbah solven di Laboratorium- pembuangan dan/atau pendaur-ulangan Pendahuluan Di antara kerangka kerja Sustainable Organic laboratory Course (NOP), pencegahan dan pengurangan limbah merupakan suatu tujuan penting. Hal ini tentu saja diterapkan dalam penggunaan solven. Mengerjakan sintesis dengan bebas solven merupakan salah satu pendekatan untuk memenuhi tujuan tersebut. Hal tersebut bukan berarti secara otomatis ramah lingkungan, karena faktor-faktor lain seperti, working up, hasil, pasokan energi juga memainkan peranan penting. Dalam berbagai kasus orang tidak dapat meninggalkan renounce solven, tetapi jumlah solven yang berbeda sebaiknya dikurangi. Selanjutnya solven-solven yang digunakan harus dapat diterima di lingkungan.
Dengan menggunakan sedikit solven membuat kita lebih mudah untuk mengumpulkannya secara terpisah untuk didaur ulang. Ini merupakan ukuran penting untuk mereduksi volume solven yang digunakan. Untuk suatu daur ulang yang efektif misalnya dengan destilasi kolom solven harus dikumpulkan secara khusus dan cukup bersih. Ini merupakan prasyarat penting untuk meyakinkan kualitas solven daurulang tinggi sehingga dapat diterima oleh pengguna. Meskipun telah banyak usaha dilakukan namun masih akan tetap meninggalkan suatu residu yang tidak dapat didaur ulang seperti sisa destilasi. Limbah jenis ini harus dibuang seperti solven yang mengandung halogen, solven bebas halogen atau campuran solven via university’s interim store.
Di kawasan industri dan komersial, solven yang digunakan dan campuran solven harus didaur ulang untuk digunakan kembali. Pengguna diminta untuk mengumpulkan secara terpisah solven yang digunakan menurut konstituen utamanya dan menggunakan kembali jika secara komersial menguntungkan dan jika ada pasar untuk produk daur ulang. Kondisi umum untuk daur ulang solven adalah berbeda antara industri kimia dan laboratorium riset dan pendidikan di universitas. Di dalam industri, relatif sedikit solven berbeda ada dalam volume besar. Oleh karena itu
internal working up atau daur ulang eksternal sering
menguntungkan. Suatu ”thermal reutilization” penggunaan kembali secara termal hanya diijinkan jika penggunaan kembali tidak dapat diterapkan untuk alasan yang berbeda.
Untuk tujuan pembuangan akan dibedakan antara solven bebas halogen dan yang mengandung halogen. Solven organik yang digunakan terutama terdiri dari beberapa konstituen.
Klasifikasi
akan
dilakukan
menurut
konstituen
utama.
Jika
tidak
memungkinkan untuk menandai mereka pada suatu limbah solven secara individu, maka solven keseluruhan akan diklasifikasikan sebagai ’campurna solven’
Dibandingkan dengan bidang aplikasi secara komersial, solven yang digunakan di laboratorium riset dan pendidikan di universitas lebih sedikit. Karena mereka biasanya terdiri dari campuran kompleks yang tidak didaur ulang tetapi dibuang di waktu lampau. Namun demikian dengan pengumpulan terpisah memungkinkan untuk melakukan suatu daur ulang yang menguntungkan, dimana kualitas solven daurulang yang diperoleh sering merupakan produk murni. Khususnya untuk laboratorium pendidikan di universitas untuk kimia berkelanjutan (sustainable chemistry), daur ulang dan penggunaan kembali solven yang digunakan seharusnya tidak hanya dilakukan untuk tujuan komersial dan lingkungan, tetapi juga untuk tujuan didaktik. Pengalaman yang diperoleh dari studi awal kimia dalam daur ulang dan pembuangan limbah dalam skala laboratorium mengakibatkan lulusan kimia nantinya dapat menerapkan prinsip ’green chemistry’ pada kehidupan profesional pada level produksi .
Paragraf berikut membahas lebih detil bagaimana solven dan campuran solven sering terjadi dalam praktek dalam synthetic laboratory courses dan saat melakukan analisis.
Deskripsi solven dan campuran solven Solven yang mengandung halogen dan campuran solven Solven yang mengandung halogen biasanya disingkat sebagai -
CFC (chlorinated fluorinated hydrocarbons)
-
CHC (chlorinated hydrocarbons)
-
HHC (halogenated hydrocarbons)
Bahan-bahan tersebut biasanya berbahaya atau toksik dan berbahaya pada air permukaan dan/atau atmosfir. Sebagai bahan yang membahayakan air mereka seharusnya tidak masuk limbah cair. Karena sifat-sifat bahaya mereka, maka ada hukum dan peraturan/keputusan untuk mengendalikan bahan-bahan tersebut (misalnya HKWAbfV- German Directive on the Disposal of Halogenated Spent Solvents, BGBI. I, p.1918, October 23, 1989). Oleh
karena itu penggunaan HHC seharusnya ditinggalkan untuk tujuan pembersihan, apabila ada bahan pengganti yang tidak begitu bahaya. Tetrakloro metana (tetrakloro karbon) dilarang digunakan sebagai solven sejak 1992. Menurut CFC-Halon-Prohibition-Ordinance, penggunaan CFC terhalogenasi penuh sebagai bahan pendingin dalam skala besar, sebagai agen pembersih dan sebagai solven tidak lagi diperbolehkan.
Solven bebas halogen dan campuran solven Solven organik bebas halogen dapat dibagi menjadi beberapa grup sbb: - hidrokarbon alifatik dan alisiklik - hidrokarbon aromatik -alkohol -keton -ester -eter dan -eter glikol Disamping solven murni tersebut dan campuran yang tidak dapat dihindari dari sintesis kimia juga ada campuran khusus solven untuk aplikasi teknis seperti agen pelarutan untuk zat warna, resin, logam, dll. Solven bebas halogen dapat juga berbahaya. Biasanya mereka sangat mudah terbakar, beberapa berbahaya dan beracun. Apabila solven tersebut
cenderung mempengaruhi
kondisi fisika, kimia dan biologi air (yang umumnya hidrokarbon aromatik dan eter yang berbeda), maka mereka diklasifikasikan sebagai bahan berbahaya untuk air dan tidak masuk limbah cair.
Daur ulang material solven yang digunakan Solven yang dapat didaur ulang biasanya tidak diklasifikasi sebagai limbah dan seharusnya dimasukkan ke dalam recycling measures. Umumnya pengguna bahan berbahaya diwajibkan untuk mengumpulkan bahan yang dapat didaurulang seperti solven secara terpisah dan memperbaharui (misalnya by rectification) serta menggunakan kembali. Daur ulang material memiliki prioritas lebih tinggi terhadap pembuangan, apabila -secara teknis memungkinkan -biaya daur ulang dapat diterima dibanding dengan biaya pembuangan, dan -ada pasar untuk bahan daur ulang
Kebutuhan daur ulang adalah penting paling tidak untuk bahan-bahan seperti hidrokatrbon terhalogenasi yang berbahaya bagi kesehatan dan lingkungan. Solven organik biasanya dapat didaur ulang dengan mudah dan digunakan kembali dalam sintesis. Solven yang dikumpulkan secara terpisah dapat didaurulang dengan destilasi, bahkan jika mereka mengandung bahan-bahan lain dengan titik didih yang berbeda. Campuran solven-air dapat diregenerasi dengan cara tersebut. Dalam prakteknya, beberapa solven yang digunakan secara teratur pada volume besar dan mahal, dapat didaurulang dengan destilasi (misalnya metanol, etanol, aseton, asetonitril, xylene dan semua hidrokarbon terhalogenasi).
Central or decentral solvent recycling Solven yang digunakan di laboratorium dapat didaur ulang dalam suatu unit pusat (central) atau pada situs secara decentral. Daur ulang decentral biasanya lebih menguntungkan , karena dalam daur ulang central terdapat beberapa masalah seperti pengumpulan non-typespecific karena pencampuran tempat pengumpulan. Kontaminasi solven dengan bahan asing kadang-kadang dapat membuat daur ulang menjadi sulit. Oleh karena itu daur ulang decentral pada tempat aslinya lebih disukai. Suatu pre-cleaning dapat dicapai hanya dengan menggunakan suatu evaporator. Tahap berikutnya destilasi kolom kemudian dapat dilakukan dengan lebih mudah. Jika peralatan daur ulang tidak tersedia pada the site of formation, solven yang dipakai akan dikumpulkan dan didaur ulang dalam suatu unit central. Perlu ditekankan bahwa pengumpulan solven menurut tipe-khususnya merupakan hal penting untuk daur ulang. Untuk mendukung pengumpulan terpisah, volume tempat untuk jenis solven yang berbeda harus dibatasi 5-10 liter. Dengan mengurangi banyaknya proses pengisian probabilitas pencampuran dengan solven asing juga berkurang. Setelah pemurnian dengan destilasi kolom dalam suatu unit central, solven terdaur ulang dapat diberikan kembali ke penghasil limbah atau disediakan untuk fasilitas riset lain. Kondisi penting untuk daur ulang solven adalah kualitas setelah pemurnian dan seharusnya memenuhi persyaratan untuk dapat diterima pengguna
Bagaimana daur ulang solvent dapat dipraktekkan di universitas? Daur ulang dan penggunaan kembali solven yang digunakan di laboratorium riset dan pendidikan biasanya memungkinkan dan dapat diterima. Solven yang digunakan membuat fraksi utama limbah di laboratorium kimia untuk riset dan pendidikan. Karena
pengumpulan terpisah limbah berbahaya diatur oleh Peraturan tentang Bahan Berbahaya (the Ordinance on Hazardous Substances, GefStoffV) maka solven-solven yang terkumpul dapat dengan mudah didaur ulang secara decentral di level institusi. Dengan ini, laboratorium kimia dapat didesain dalam suatu cara yang berkesinambungan.
Integrasi daur ulang solven dalam laboratorium kimia Partisipasi mahasiswa pada langkah pemurnian yang berbeda bermanfaat supaya peka untuk daur ulang yang aman dan dapat diterima lingkungan . Mereka dapat mempelajari pengumpulan terpisah dan pemanfaatan kembali solven. Berbagai usaha telah dibuat untuk pekerja, teknik dan energi untuk tahap daur ulang yang berbeda. Tujuannya adalah untuk menyelesaikan masalah penerimaan bahan daur ulang dalam praktek
Konsep sedikit jenis solvent sebagai dasar untuk mendaur ulang solven Suatu pendekatan dasar untuk daur ulang adalah untuk mengurangi keragaman solven yang digunakan. Di antara kerangka kerja suatu laboratorium organik yang berkelanjutan seharusnya dicek dahulu apakah solven dalam jumlah besar yang biasa digunakan dapat dikurangi. Penggunaan 5-7 soven yang berbeda untuk semua eksperimen dapat membuat pengumpulan terpisah dan daur ulang menjadi lebih mudah.
Kriteria pemilihan solven yang digunakan adalah :
aplikabilitas universal, polaritas,
toksisitas, harga dan aspek keamanan seperti mudah terbakar, titik nyala/pengapian, dll. Solven aromatik seperti benzena dan toluen dapat ditinggalkan/dilepaskan dengan mudah. Dalam hal hidrokarbon terhalogenasi, penggunaan tetrakloro metana dilarang oleh hukum, kloroform dan dikloro metana seharusnya diganti dengan solven lain yang sesuai, jikka memungkinkan. Sifat-sifat untuk pemilihan solven: -Kisaran kelarutan keseluruhan sesuai dengan hanya sedikit solven non-air -potensi resiko solven
rendah, yaitu mereka sebaiknya diklasifikasi sebagai berbahaya
atau kurang berbahaya menurut GefStoffV, dan mereka seharusnya tidak karsinogenik atau mutagenik -penanganan solven mudah dan aman -reaktivitas rendah -memiliki sifat daur ulang yang bagus, yaitu mereka mudah untuk memurnikan dan mengeringkan
-beaya untuk pembelian dan pembuangan rendah Solven berikut memenuhi persyarata tersebut di atas dan dapat diaplikasikan untuk berbagai reaksi. Potensi resiko rendah dan pencegahan solven terhalogenasi memiliki prioritas tinggi -etil asetat (polar, non-protik) -aseton (polar, non-protik) -etanol (polar, protik; etanol cocok untuk mengganti metanol yang toksik) -sikloheksana (non-polar, non-protik; sikloheksana mengganti benzena dan dapat digunakan sebagai azeotrope untuk membuang /menghilangkan air dengan destilasi. Dapat juga diterapkan dalam reaksi radikal bebas) -tert-butilmetil eter (non polar, non-protik. Dapat mengganti dietil eter di hampir semua reaksi kecuali dalam reaksi Grignard)
Penggunaan hanya sedikit solven adalah mungkin di hampir semua bidang riset dan pendidikan (sintesis, kromatografi, ekstraksi). Penggunaan solven yang lain (pada volume kecol) harus dibatasi pada kasus dimana solven tersebut esensial. Suatu contoh untuk reaksi Grignard, yang memerlukan penggunaan solven polar bebas air, misalnya dietil eter atau tetrahidrofuran (THF).
Aspek-aspek koleksi terpisah dari solven yang digunakan untuk tujuan daur ulang Untuk suatu daur ulang solven yang efektif perlu untuk mengumpulkan tipe-spesifik untuk mengurangi usaha pemurnian. Meskipun pada prinsipnya memungkinkan untuk memisahkan campuran dengan beberapa konstituen (≥3) menjadi komponen individu dengan ukuran kimia dan/atau fisika, adalah sangat rumit dan tidak ekonomis. Koleksi tipe-spesifik. Koleksi/pengumpulan terpisah seharusnya menghasilkan kumpulan yang terdiri dari sekurang-kurangnya 80% dari satu jenis solven pada fase introduksi. Selanjutnya tumpukan harus lebih bagus dari 90-95% yang terbentuk dari satu solven. Untuk memenuhi tujuan tersebut disarankan untuk menyediakan di laboratorium beberapa kaleng/canister pengumpulan terpisah untuk setiap solven atau campuran solven yang digunakan (misalnya sikloheksana/etil asetat). Kaleng-kaleng tersebut sebaiknya memiliki volume 3-10 liter dan dilabeli dengan jelas dengan label yang tahan lama dan tahan solven. Gambar berikut adalah contoh label tersebut pada kaleng pengumpulan. Kaleng pengumpulaqn dengan ukuran terlalu besar adalah tidak bagus. Volume seharusnya dibatasi sampai 5 liter. Dengan begitu, ruang yang diperlukan untuk tiap kaleng
berkurang dan kaleng berbeda dapat disediakan untuk tipe solven yang berbeda. Selanjutnya, jumlah total solven mudah terbakar yang disimpan di laboratorium juga terbatas. Untuk kaleng ukuran besar berbagai prosedur pengisian diperlukan sampai kaleng penuh. Dengan begitu resiko pencampuran dengan solven asing juga meningkat. Tetapi, hal ini mempengaruhi kualitas solven daur ulang. Kaleng yang terlalu kecil juga tidak bagus karena mereka harus terlalu sering dikosongkan.
