Nationalgeographic.co.id - Dua peneliti yang mengembangkan teknik untuk mempercepat dan mengendalikan reaksi kimia telah memenangkan Hadiah Nobel 2021. Benjamin List dan David MacMillan secara terpisah mengembangkan jenis katalisis baru pada 1990-an, yang disebut asymmetric organocatalysis atau katalis organik asimetris. Lantas, mengapa katalis tersebut begitu istimewa dan dapat memenangkan Nobel Kimia 2021?
Seperti diketahui, katalis adalah yang mengontrol dan mempercepat reaksi kimia, tanpa menjadi bagian dari produk akhir. Dengan katalis, maka reaksi kimia akan berlangsung lebih cepat, lebih mudah, dan dengan hasil reaksi yang lebih banyak. Banyak bidang penelitian dan industri saat ini sangat bergantung dengan katalis.
Menurut perkiraan pada tahun 2015, penggunaan katalis menyumbang 35 persen dari PDB (Produk Domestik Bruto) dunia. Katalis telah sangat mengubah pemahaman dan penggunaan kimia kita, yang tercermin dalam fakta bahwa tujuh hadiah Nobel kimia telah diberikan kepada penemuan di lapangan. Yang paling awal diberikan kepada Wilhelm Ostwald pada tahun 1909, yang merasionalisasi bagaimana katalis meningkatkan laju reaksi kimia. Pada tahun 2010, Richard Heck, Ei-ichi Negishi dan Akira Suzuki mendapat penghargaan atas penemuan mereka tentang kopling silang yang dikatalisis paladium. Katalis dengan demikian adalah alat dasar bagi ahli kimia.
Namun, sampai awal abad ke-21, para ahli kimia percaya hanya ada 2 jenis katalis yang tersedia, yaitu logam dan enzim. Masalahnya adalah, enzim biasanya tidak dapat dibuat di laboratorium tetapi harus diisolasi dari sumber biologis. Enzim memang bekerja dengan sangat baik di dalam tubuh, tetapi enzim tidak dapat melakukannya dengan baik di bawah kondisi kimia sintetis, menjadi tidak aktif oleh panas dan pelarut.
Baca Juga: Eksperimen Menggantung Badak dari Helikopter Ini Raih Penghargaan
Di sisi lain, logam transisi memang katalis yang sangat baik. Namun sifatnya bisa membuat masalah. Beberapa logam beracun bagi manusia atau lingkungan, jadi logam biasanya perlu dihilangkan dari senyawa organik apa pun yang telah dibuat dengannya. Dan beberapa logam transisi sangat reaktif sehingga harus dijauhkan dari kelembapan atau udara agar dapat bekerja, yang membuatnya sulit dan mahal untuk digunakan dalam skala besar.
Para pemenang Nobel tahun ini menunjukkan bahwa senyawa kiral yang kecil dan sederhana pun dapat mengkatalisis reaksi kompleks dengan sama baiknya. Dalam beberapa kasus bahkan lebih baik daripada, enzim atau logam. Organokatalis seringkali murah dan mudah diproduksi, dan berpotensi membuat rute sintetis lebih ramah lingkungan.
Komite Nobel, Pernilla Wittung-Stafshede mengatakan, penemuan katalis organik asimetris telah memungkinkan ahli kimia untuk memikirkan cara baru dan berbeda dalam menyusun molekul. "Asymmetric organocatalysis adalah 'alat elegan' yang 'lebih sederhana dari yang bisa dibayangkan," katanya.
Meski saat ini organokatalis digunakan secara luas dalam penelitian dan penemuan, tetapi belum digunakan dalam produksi skala besar—meskipun itu tidak berarti katalis organik tidak memiliki kapasitas. Misalnya, rute sintetis industri untuk antivirus oseltamivir memiliki 12 langkah, sedangkan rute organokatalitik alternatif hanya memiliki lima langkah.
Claudia Felser, ahli kimia di Max Planck Institute for the Chemical Physics of Solids di Dresden, Jerman, mengatakan, katalis organik jelas lebih murah untuk diproduksi dan lebih berkelanjutan daripada yang mengandung logam, dan minat di lapangan meluas sejak penemuannya.
Baca Juga: Mikroba dari Perut Sapi Bisa Bantu Daur Ulang Sampah Plastik
"Organokatalis yang dikembangkan oleh List, MacMillan, dan kolaboratornya tidak memiliki logam. Dan tidak seperti enzim (yang) biasanya kompleks besar yang terbuat dari protein, organokatalis adalah molekul organik kecil, yang menurut saya, sangat menarik," katanya kepada Nature.
Senada, ahli kimia Cathleen Crudden di Queen's University di Kingston, Kanada menilai, bahwa penemuan tersebut memang perubahan yang sangat konseptual. Sebelum penemuan organokatalis, pemahaman umum di antara para ahli kimia bahwa katalis yang mensintesis molekul kiral (yang bertangan tertentu) harus berupa enzim atau mengandung logam transisi seperti besi. “Untuk waktu yang lama, orang mengira bahwa logam dan enzim adalah satu-satunya," katanya.
Seperti diketahui, dua ilmuwan yakni Benjamin List dan David MacMillan dianugerahi Hadiah Nobel Kimia 2021. Penghargaan tersebut atas penemuan mereka pada tahun 2000 mereka, yang independen satu sama lain, mengembangkan jenis katalisis ketiga yang disebut organokatalisis asimetris.
Royal Swedish Academy of Sciences dalam rilisnya saat mengumumkan penghargaan menjelaskan bahwa katalis organik dapat digunakan untuk mendorong banyak reaksi kimia. Penemuan tersebut jelas memberikan dampak besar dalam dunia penelitian, mulai dari pengembangan obat-obatan baru, kosmetik, industri makanan, hingga molekul yang dapat menangkap cahaya dalam sel surya. Komite Nobel Kimia bahkan menggambarkan pengembangan jenis katalis ini sebagai "perburuan ladang emas, di mana list dan MacMillan berada di posisi terdepan."