Pengertian secara umum green chemistry adalah suatu metode baru untuk mengurangi bahaya bahan kimia, disamping memproduksi produk dengan cara yang lebih efisien dan lebih hemat (Kenneth & James,2004). Menurut Anastas dan Tracy C (1996), green chemistry adalah penggunaan teknik dan metode secara kimia untuk mengurangi atau mengeliminasi penggunaan bahan dasar, produk, produk samping, pelarut, pereaksi yang berbahaya bagi kesehatan manusia dan masalah lingkungan. Tujuan green chemistry adalah untuk mencegah atau mengurangi masalah lingkungan. Menurut Rashmi Sanghi (2003), green chemistry merupakan bagian yang esensial dalam program yang komprehensif untuk melindungi kesehatan manusia dan lingkungan. Secara umum green chemistry berhubungan dengan hal hal untuk meminimalkan buangan pada sumbernya, pemakaian katalisator dalam reaksi, penggunaan pereaksi (reagents) yang tidak berbahaya, penggunaan bahan dasar yang dapat diperbaharui, peningkatan efisiensi ekonomi, pelarut yang ramah lingkungan serta dapat didaur ulang. Berdasarkan beberapa pengertian diatas, dapat dikatakan bahwa green chemistry adalah proses kimia atau teknologi yang dapat memperbaiki lingkungan dan kualitas hidup.

12 Prinsip Green Chemsitry

Anastas seorang Bapak Green Chemistry bersama Warner telah mengembangkan 12 prinsip Green Chemistry yang dapat menerjemahkan teori menjadi tindakan. Terdapat beberapa prinsip yang dijadikan pedoman untuk kampanye gerakan Green Chemistry adalah sebagai berikut.

Waste Prevention

Prinsip ini menjelaskan bagaimana kemampuan kimiawan untuk merancang ulang transformasi kimia guna meminimalkan produksi limbah berbahaya yang merupakan langkah pertama yang penting dalam pencegahan polusi. Selain itu, pada prinsip ini dilakukan kegiatan mendesain  sintesa kimiawi untuk mencegah limbah, daripada mengolah atau membersihkan limbah. Dengan mencegah generasi sampah, kita meminimalkan bahaya yang berhubungan dengan limbah, transportasi, penyimpanan dan perawatan.

Contoh : Fenol banyak digunakan dalam produk rumah tangga dan sebagai zat antara untuk sintesis industri. Mereka sering disebut sebagai bahan kimia platform drop-in.

Atom Economy

Metode sintetik harus dirancang untuk memaksimalkan penggabungan semua bahan yang digunakan dalam proses ke dalam produk akhir.Pemanfaatan atom, efisiensi atom atau konsep ekonomi dari atom merupakan sarana yang sangat berguna untuk mempercepat evaluasi jumlah limbah yang dihasilkan pada proses alternatif. Efisiensi atom dihitung dari massa molekul produk dibagi dengan jumlah total massa molekul senyawa yang terbentuk pada kondisi reaksi stoikiometrik yang terlibat.

Less Hazardous Chemical Synthesis

Kapan pun memungkinkan, metodologi sintetik harus dirancang untuk menggunakan dan menghasilkan zat yang memiliki sedikit atau tanpa toksisitas terhadap kesehatan manusia dan lingkungan. Idealnya, zat tidak beracun digunakan untuk mensintesis produk kimia.

Contoh dari konsep ini adalah penggantian reaksi klorinasi dalam pembentukan intermediet 4- aminodifenilamina pada produksi karet dimana klorin merupakan senyawa  yang  beracun,  yang diganti dengan rekasi kopling langsung aniline dengan nitrobenzene yang teraktifkan oleh basa. Hasil dari penggantian tersebut berupa limbah organic, anorganik, dan air yang masing- masing 70%, 99%, dan 97% lebih kecil.

Designing Safer Chemicals

Produk kimia harus dirancang sedemikian rupa sehingga menghasilkan fungsi sebagaimana yang diinginkan dan memberikan toksisitas seminimal mungkin.  Misalnya  biosida ramah lingkungan yang berbasis pada 4,5-dikloro-2-oktil-4-isotyiazolin-3-on yang dibuat oleh Albright dan Wilson Americas sebagai pengganti biosida konvensional yang sangat beracun pada organisme air dan manusia. Ahli kimia dapat merancang bahan kimia yang telah mengurangi toksisitas dengan:

• Manipulasi ikatan kimia, gugus fungsi kimia. Gugus fungsi reaktif memiliki potensi lebih besar untuk menjadi racun. Menghilangkan kelompok-kelompok ini kemungkinan akan mengurangi toksisitas.

• Eliminasi peristiwa inisiasi molekuler yang mengaktifkan jalur. Meskipun sulit dicapai, jika bahan kimia dimodifikasi untuk tidak berinteraksi dengan jalur biologis, tidak ada  efek biologis yang dipicu dan toksisitas dapat dihindari.

• Mengurangi atau menghilangkan ketersediaan hayati. Jika bahan kimia tidak menyerap ke dalam tubuh, itu tidak dapat menyebabkan kerusakan.

Contoh : Pestisida

Penggunaan pestisida pertanian secara konvensional dan  zat pengendali malaria Dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT):

• Karsinogenik.

• Ancaman terhadap satwa liar-terutama burung-hampir menyebabkan punahnya populasi elang botak.

Alternatif (dan alami) penggunaan Spinosad untuk pengendalian serangga:

• Diproduksi oleh bakteri Saccharopolyspora spinosa. Diisolasi dari sampel tanah Karibia (pabrik gula).

• Ini secara selektif menargetkan sistem saraf serangga. Menunjukkan selektivitas tinggi, toksisitas mamalia rendah, dan profil lingkungan yang baik

Safer Solvents and Auxiliaries

Pelarut sangat diperlukan dalam sebagian besar reaksi karena pelarut merupakan media untuk campur, transfer panas, dan kadang mengontrol reaktifitas pereaksi. Penggunakan pelarut biasanya mengarah ke produksi limbah. Oleh karena itu penurunan volume pelarut atau bahkan penghapusan total pelarut akan lebih baik. Dalam kasus di mana pelarut diperlukan, hendaknya perlu diperhatikan penggunaan pelarut yang cukup aman. Kebanyakan pelarut bersifat mudah terbakar atau beracun, dan hamper semuanya merupakan senyawa organic yang mudah menguap sehingga menyumbang pencemaran udara. Volatilitas dan kelarutan pelarut telah berkontribusi terhadap polusi udara, air, dan tanah, meningkatkan risiko paparan pekerja, dan menyebabkan kecelakaan serius. Supercritical Carbon Dioxide adalah karbon dioksida (yang berada dalam fase cair (liquid phase), yang berada pada temperatur dan tekanan kritis yakni temperatur lebih dari 31,1℃ dan tekanan 73,3 atm. Zat ini banyak dimanfaatkan sebagai pelarut dalam industri oleh karena  zat ini memiliki kandungan racun yang rendah dan tidak memiliki dampak lingkungan yang berarti. Selain itu, rendahnya temperatur dari proses dan stabilitas memungkinkannya berfungsi sebagai pelarut layaknya aqua distilata.

Contoh : 

Sterilisasi medis Sterilisasi medis konvensional:

• Bahan biomedis yang halus seperti vaksin dan jaringan disterilkan secara konvensional dengan etilen oksida- gas karsinogenik, mutagenik , beracun, dan mudah terbakar-atau dengan radiasi gamma, yang mematikan bagi semua sel.

• Kedua metode tersebut merusak bahan yang mereka sterilkan.

• Etilen oksida tetap ada di jaringan.

Sterilisasi medis alternatif:

• Pengembangan metode berbasis karbon dioksida superkritis (scCO2) untuk sterilisasi bahan biologis.

• Sterilisasi NovaSterilis menggunakan scCO2, asam perasetat, dan sejumlah kecil air pada suhu rendah dan tekanan sedang untuk mencapai sterilisasi cepat pada biomaterial sensitif.

Design for Energy Efficiency

Kebutuhan energi yang berdampak pada lingkungan dan ekonomi harus diminimalkan. Jika mungkin, metode sintetis dan pemurnian harus dirancang untuk suhu dan tekanan ruang, sehingga biaya energi yang berkaitan dengan suhu dan tekanan ekstrim dapat diminimalkan.

Contoh : Atorvastatin

• Atorvastatin, obat penurun kolesterol, mengalami sintesis yang membutuhkan energi sebagai akibat dari dua reaksi kriogenik pada suhu-70 HAIC.

• Sintesis biokatalitik baru menggunakan enzim DERA dan mempersingkat prosesnya dengan menghilangkan dua langkah kimia intensif energi.

Use of Renewable Feedstocks

Bahan baku atau bahan baku harus dapat diperbarui daripada menipis jika praktis secara teknis dan ekonomis. Minyak bukan merupakan sumber daya terbarukan. Sebanyak 90% - 95% dari produk yang kita gunakan (botol plastik, farmasi, cat, non-stick coating, kain, dll) berasal dari minyak. Bahan baku terbarukan (jagung, kentang, biomassa) dapat digunakan untuk membuat banyak Produk : bahan bakar (etanol dan bio-diesel), plastik dan lainnya.

Contoh : Biofuel

Reduce Derivatives

Derivatisasi yang tidak perlu (penggunaan kelompok blocking, proteksi / deproteksi, modifikasi sementara proses fisika / proses kimia) harus dikurangi atau dihindari jika mungkin, karena langkah-langkah seperti ini membutuhkan reagen tambahan dan dapat menghasilkan limbah. Transformasi Sintetik yang lebih selektif akan menghilangkan atau mengurangi kebutuhan untuk proteksi gugus fungsi. Selain itu, urutan sintetis alternatif dapat menghilangkan kebutuhan untuk mengubah gugus fungsi dengan ada gugus fungis lain yang lebih sensitif.

Contoh : Sintesis asam 6 – aminopenisilin-bagian inti penisilin. Sintesis konvensional asam 6-aminopenisilin menggunakan 3 langkah dan produk antara. Sintesis alternatif menggunakan enzim dan lebih sedikit turunannya.

Catalysis

Secara stoikiometri katalis dengan selektivitas yang tinggi memang lebih unggul dalam reaksi. Katalis dapat memainkan beberapa peran dalam proses transformasi, antara lain dapat meningkatkan selektivitas reaksi, mengurangi suhu transformasi, meningkatkan tingkat konversi produk dan mengurangi limbah reagen (karena mereka tidak dikonsumsi selama reaksi). Dengan mengurangi suhu, kita dapat menghemat energi dan berpotensi menghindari reaksi samping yang tidak diinginkan.

Katalis dapat memfasilitasi reaksi kompleks dengan:

• Menurunkan energi aktivasi reaksi.

• Mengurangi suhu yang diperlukan untuk mencapai suatu reaksi.

• Mengontrol lokasi reaksi (peningkatan selektivitas).

Contoh :

Zeolit padat dengan gugus asam, seperti ZSM-5 sekarang menjadi katalis yang disukai untuk sintesis kumena.

Design for Degradation

Produk kimia seharusnya didesain hingga pada akhir fungsinya nanti mereka dapat terurai  menjadi produk degradasi yang tidak berbahaya ketika mereka dilepaskan ke lingkungan. Disinilah arti pentingnya sintesis material sehari-hari yang biodegradable, misalnya biopolimer, plastik ramah lingkungan, dan lainnya.

Real-time Analysis for Pollution Prevention

Metodologi analitis perlu lebih dikembangkan untuk memungkinkan real-time proses monitoring dan kontrol sebelum pembentukan zat berbahaya. Waktu analisis riil untuk ahli kimia adalah proses "memeriksa kemajuan reaksi kimia seperti yang terjadi". Kimia analitik telah menjadi jantung gerakan lingkungan sejak awal. Ini telah digunakan dalam  hal identifikasi, pemantauan, pengukuran dan karakterisasi.

Kimia Hijau berlaku untuk semua proses kimia, termasuk metode, protokol, dan proses kimia analitik lingkungan. Contoh Metodologi Kimia Analitik Hijau

• Deteksi fluoresensi sinar-X untuk matriks multi-logam 

• Ekstraksi Cairan Superkritis

• Ekstraksi fase padat dan ekstraksi mikro