Solvents yang Dapat Diganti Bahan Kimiawi Ramah Lingkungan

Solvent yang dapat dibalik pergantiannya dari yang bersifat hidrophobic menjadi hidrophilic atau antara perbedaan yang besar pada kekuatan ionisnya hanya dengan menambahkan atau mengganti karbon dioksida telah dilaporkan oleh Philip G. Jessop dan rekan kerjanya dari Queen’s University, di Kingston, Ontario.
Perbedaan antara dua sifat solvent cukuplah besar dimana banyak persenyawaan dapat terlarut pada satu bentuk saja atau lainnya. Peningkatan solvent yang dapat diganti tersebut bagi pemrosesan kimiawi dapat mempermudah pada beberapa kasus untuk menggantikan solvent organis yang mudah menguap untuk menigkatkan kualitas udara dan menghilangkan kebutuhan penyulingan energi yang intensif.
Jessop dan para koleganya membuat olvent yang dapat diganti pertama kali pada tahun 2005, dengan membuka suatu cara dalam pembentkan daftar CO₂- solvents yang dapat diganti, surfactants, dan katalis. Pada salah satu studi baru, Jessop dan rekan kerjanya menjelaskan penggunaan CO₂ dalam pergantian yang dapat dibalik pada solvent hidrophobic N,N,N’-tributylpentanamidine kedalam solvent hidrophilic (Green Chem., DOI: 10.1039/b926885e).
Amidine tidaklah biasa untuk dapat dicampur dengan air dan membentuk sistem biphasic, jelas Jessop. Namun dibawah pengaruh CO₂, solvent ini mengubah menjadi spesies bikarbonate yang sepenuhnya dapat dicampur dengan air. Nitrogen atau udara yang mengelembung melalui larutan atau pemanasan dengan sangat hati-hati menyaring CO₂ keluar dari campuran dan membentuk kembali sistem biphasic.
“Solvent hidrophilisitas yang dapat diganti ini ” sangat ideal dalam mengekstraksi persenyawaan organis dengan polaritas rendah, seperti minyak sayur, catat Jessop. Seperti contoh, timnya telah menggunakannya untuk memimikkan ekstraksi industrial minyak kacang kedelai dari jonjot kacang kedelai.
Proses baru-baru ini meliputi pengekstraksian kacang kedelai dengan heksana, diikuti dengan memindahkan heksana melalui penyulingan guna menyisakan minyak yang murni. Solvent hidrophilisitas menjadikannya mungkin untuk mengekstraksi minyak dengan solvent amidine dan kemudian memisahkan minyak dan solvent-nya dengan menambahkan CO₂ dan air. Saat minyaknya dipindahkan, solvent dipisahkan dari air dengan memindahkan CO₂ dan lalu menggunakannya kembali—tidak perlu heksana dan penyulingan. GreenCentre Canada, suatu institut yang mengembangkan beberapa teknologi dari beberapa universitas di Kanada, sedang bekerja menskalakan proses modelnya, kata Jessop.
Pada studi yang terpisah, Jessop dan lulusan mahasiswa yaitu Sean M. Mercer memikirkan cara untuk pergantian yang dapat dibalik antara air garam dan air tawar (ChemSusChem, DOI: 10.1002/cssc.201000001). “Penggaraman ” merupakan metode efektif dalam pemisahan air-persenyawaan organis yang terlarut dari air, namun hal ini membutuhkan penambahan  sejumlah besar sodium klorida atau garam lain pada larutannya dan menghasilkan air garam yang berlebih bagi pembuangan.
Jessop dan Mercer disamping menambahkan diamine netral pada air, membentuk suatu larutan aqueous dengan kekuatan ionisnya nol. Setelah CO₂ dimasukkan, diamine berubah menjadi garam diammonium bikarbonate, secara signifikan menaikkan kekuatan ionis, kata Jessop.
Untuk mengilustrasikan bagaimana sistem “air yang dapat diganti ” ini sangatlah berguna, para peneliti menambahkan tetrahydrofuran, yang dapt dilarutkan dengan larutan diamine yang tidak bergaram. Saat terekspose pada CO₂, garam diammonium membentuk dan menekan tetrahydrofuran keluar dari larutan. Lapisan tetrahydrofuran dapat dipindah dan lapisan aqueous yang didaur ulang pada bentuk tidak bergaram dengan membersihkan CO₂.
“Gagasan mengenai penggaraman yang dpat dibalik sangatlah rapi—Saya belum pernah melihat sebelumnya,” kata insinyur kimiawi yaitu Eric J. Beckman dari University of Pittsburgh, seorang ahli dalam penggunaaan CO₂ sebagai solvent dan bahan persediaan kimiawi. Sangatlah sulit sesuatu yang ramah lingklungan atau murah dari pada dengan menggunakan CO₂ dan water, tambah Beckman. Sistem solvent model ini yang diciptakan oleh keolompok Jessop mempunyai potensi jika mereka dapat mengoptimalkan dan bekerja keras, kata Beckman.