Ini bertujuan untuk menggantikan pelarut-pelarut konvensional yang boleh menimbulkan pelbagai kesan negatif.

Di Malaysia, Pusat Cecair Ionik (Centre of Ionic Liquid) Universiti Malaya atau UMCIL adalah antara perintis utama dalam aktiviti penyelidikan dan pembangunan (R&D) teknologi hijau, terutama berkaitan dengan dua jenis pelarut alternatif yang baharu iaitu cecair ionik (IL) dan Deep Eutectic Solvents (DES).

Sejak ditubuhkan pada tahun 2010, UMCIL terus konsisten untuk meneroka potensi kedua-dua jenis pelarut tersebut bukan sahaja dari segi penentuan sifat-sifat termofizikal, bahkan juga pelaksanaan kedua-duanya dalam pelbagai proses sains dan teknologi.

Kini, UMCIL adalah antara pusat kajian yang terkemuka hasil daripada pelbagai kejayaan dalam aktiviti penyelidikan serta penerbitan artikel saintifik.

Kajian mengenai ion superoksida di UMCIL bermula sejak tahun 2010 lagi. Tonggak utama dalam kajian tersebut adalah Prof. Mohd. Ali Hashim, selain Dr. Maan Hayyan, Dr. Inas Al-Nashef serta beberapa pelajar pascasiswazah.

Kestabilan ion superoksida dalam IL boleh dikatakan sebagai suatu penemuan terbesar di UMCIL, bahkan juga pada mata dunia.

Sehubungan itu, satu artikel mengenai penghasilan dan implikasi ion superoksida berjaya diterbitkan dalam jurnal Chemical Reviews, iaitu salah satu jurnal yang berkedudukan paling tinggi dalam bidang kimia dan mempunyai faktor impak sebanyak 47.93 pada tahun 2016.

Secara umumnya, IL adalah sebatian yang terdiri daripada kation (kutub positif) dan anion (kutub negatif) iaitu satu atau kedua-dua ion ini mempunyai saiz yang besar, serta kation yang mempunyai tahap simetri yang rendah.

Keadaan ini mengurangkan tenaga kekisi di dalam struktur pengkristalan garam tersebut, lalu merendahkan takat leburnya. Hasilnya, IL bersifat cecair pada suhu yang rendah. Keadaan IL yang berbentuk cecair dan mempunyai tekanan wap yang sangat rendah menyebabkan ia sangat berpotensi untuk menggantikan pelarut organik dalam beberapa proses dan kegunaan.

Di samping itu, sifat termofizikal IL adalah sangat luar biasa jika dibandingkan pelarut-pelarut lain kerana mereka tidak mudah terbakar, tidak mengancam alam sekitar, tinggi konduktiviti dan stabil pada suhu yang tinggi.

Walaupun IL mempunyai pelbagai kelebihan berbanding pelarut organik, didapati bahawa kestabilan ion peroksida dengan IL masih belum dikaji dengan terperinci, sedangkan ia amat berpotensi untuk dirungkaikan dan seterusnya diaplikasikan dalam pelbagai proses industri.

Ini berkemungkinan besar disebabkan oleh kesulitan untuk menghasilkan, menguruskan dan menganalisis ion peroksida yang sangat reaktif apabila kajian hendak dijalankan. Namun begitu, berbekalkan ilmu, semangat dan kecekalan, penyelidik di UMCIL melihat ruang ini sebagai suatu cabaran yang perlu disahut.

Oleh itu, kajian mengenai kestabilan ion superoksida di dalam IL telah mula dijalankan pada tahun 2010.

Pada tahun tersebut, sejenis IL iaitu trihexyl (tetradecyl) phosphonium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide mula dikenal pasti sebagai medium yang sesuai untuk menghasilkan ion superoksida dengan stabil.

Ini diikuti dengan penemuan sebatian IL lain yang mampu dijadikan medium untuk tujuan yang sama iaitu 1-(3-Methoxypropyl)-1-Methylpiperidinium Bis (Trifluoromethylsulfonyl) Imide, 1-Hexyl-1-Methyl-Pyrrolidinium Bis (Trifluoromethyl-Sulfonyl) Imide dan 1-butyl-1-methylpyrrolidinium trifluoroacetate.

Ion peroksida dihasilkan secara kimia melalui tindak balas kalium superoksida (KO2) dengan dimetilsulfoksida (DMSO).

Proses elektrokimia ini telah dianalisis dengan menggunakan teknik cyclic voltammetry (CV) dan chronoamperometry (CA) untuk menentukan kadar penyebaran dan kelarutan O2 dalam IL pada suhu yang berbeza.

Antara kegunaan ion peroksida yang stabil ialah pemusnahan bahan kimia berbahaya, penurunan gas karbon dioksida serta sintesis sebatian tertentu.

Dua aplikasi kestabilan ion peroksida di dalam IL dirungkai secara mendalam di UMCiL, iaitu pemusnahan bahan-bahan kimia berbahaya dan penukaran elemen sulfur dalam proses penyahsulfuran minyak.

Pembuangan sisa industri yang mengandungi elemen bromin dan klorin merupakan suatu perkara yang membimbangkan dan mendapat perhatian yang tinggi dalam kalangan penyelidik dan aktivis alam sekitar.

Secara umumnya, terdapat beberapa kaedah yang piawai bagi menghapuskan sisa hidrokarbon berklorin (CHC) ini seperti penguraian, pembakaran, rawatan biologi, fotokimia dan pengoksidaan elektrokimia.

Walau bagaimanapun, terdapat banyak kelemahan dalam kaedah-kaedah ini seperti pengeluaran produk sampingan yang toksik seperti gas-gas halogen seperti klorin florin serta bromin dan gas-gas berasid penggunaan tenaga yang tinggi, tidak ekonomik dan melibatkan proses-proses yang kompleks.

Walaupun penggunaan ion peroksida dalam pemusnahan CHC telah dikaji oleh saintis terdahulu. Walau bagaimanapun mereka masih menghadapi masalah untuk mengaplikasikannya dalam industri disebabkan penggunaan pelarut konvensional yang bervolatil tinggi dan kelarutan garam superoksida yang terhad.

Sebatian sulfur adalah antara komponen heteroatom yang paling tidak diingini di dalam petroleum.

Hasil sampingan berguna

Kandungan sulfur yang tinggi dalam bahan bakar boleh menimbulkan banyak masalah kepada alam sekitar kerana pembakaran sebatian ini menghasilkan gas yang beracun dan merupakan sumber utama kepada kejadian hujan asid dan pencemaran udara.

Oleh itu, sebatian sulfur hendaklah diasingkan terlebih dahulu daripada minyak di mana proses ini dikenali sebagai penyahsulfuran.

Hasil aktiviti penyelidikan ion peroksida yang intensif dan berterusan, UMCIL akhirnya berjaya mempatenkan produk sendiri, iaitu teknik baharu untuk mensintesiskan 2-imidazolon.

Dalam teknik ini, ion peroksida yang dihasilkan secara elektrokimia atau kimia akan bertindak balas dengan kation IL yang berasaskan alkil imidazolium untuk menghasilkan 2-imidazolon.

Yang menariknya, tindak balas ini mampu dilakukan pada keadaan ambien, iaitu pada suhu bilik dan tekanan atmosfera.

Walaupun terdapat beberapa prosedur lain yang boleh dijalankan untuk menghasilkan 2-imidazolon, namun teknik-teknik tersebut adalah lebih rumit dan menggunakan reagen-reagen yang mahal. Tambahan pula, hasil sintesis yang maksimum dalam tindak balas tersebut adalah kurang daripada 80 peratus.

Ini bermakna sintesis 2-imidazolon melibatkan ion peroksida lebih efektif kerana hasil dan keaslian produk melalui tindak balas ini lebih tinggi iaitu antara 95 hingga 98 peratus.

2-imidazolon merupakan sebatian yang berguna untuk dijadikan sebagai bahan kimia perantaraan bagi pemprosesan polimer, agrokimia dan sebatian farmaseutikal.

Selain itu, 2-imidazolon juga mempunyai aktiviti biologikal yang menarik kerana ia mampu menghalang pertumbuhan tumor, agen antiradang dan berguna untuk rawatan dermatitis atau keradangan sendi.

Sebatian ini juga dilihat mempunyai kebaikan dan tidak menyebabkan kesan sampingan yang tidak diingini seperti tindak balas alergi.