石墨稀产业：污染密集型

1、石墨稀产业：污染密集型一旦石墨烯不再只是展品，而是工业化生产，污染隐忧 可能会成为明患。 （CFP/图）2011 年至今，在研究石墨烯环境风险的道路上，滕应几罗洪中算了算自家工厂台账：每生产一吨石墨烯，需要 40 到 50 吨硫酸，120 到 150 吨的新鲜水。“石墨烯（生产）会不会对环境造成污染，这是个伪命题。 任何化工产品肯定有废弃物，关键看能否变废为宝。偷偷往 河“一张未来城市特色名片、一个百亿规模的特色产业、一个 资本2014 12 月，首个“国字头”石墨烯产业化基地落户江苏省常州市武进经济开发区后，当地政府网站上 的豪言壮语。这是石墨烯热潮中的一景。按照中国石墨烯产业技术创新战略联

2、盟（以下简称联盟）100 个石墨烯应用产业基地，形成一千亿的产业规模。2011 年，山东一位大学教授在博客中即为“大干快上”的石墨烯行业 “这个行业一来比较前沿，另外也没有具体的污染案例报告副研究员李晓亮坦言。或富集毒物2010 年。那一年，石墨烯的发现者获得了诺贝尔物理学奖。 “我当时就在想，作为一种新材料，它的环境功能（指对周边环境的功能影响）2011 在方面的研究非常少。我在做的还是实验室模拟，石墨烯工厂对在石墨烯众多特性中，最先引起滕应注意的是其巨大的比表 面积（单位质量物料所具有的总面积。由于巨大的比表面积，石墨烯对污染物有较强的吸附能力， 可以作为土壤修复剂。但如果控制得不好，也可

3、能富集环境 中的有毒、有害物质，影响污染物的迁移。 低浓度的石墨烯对生物有促进效应，而高浓度时则会抑制生物生长。作为纳米级颗粒，石墨烯可以进入细胞，影响细胞活性。美国加利福尼亚大学的环境工程师沙朗沃克尔研究了石墨 2014 7 月环境科学工程期刊上。研究发现，在类似地下水的液体中，氧化 石墨烯会下沉，不会对水域造成危害。但是在类似地表水的 液体中，氧化石墨烯并没有下沉，它会吸附到正在腐烂的植 物和动物产生的有机物上，然后随着它们漂浮。那么，动物 和人摄取氧化石墨烯的几率就会大大增加。在产业刚刚开始，还找不到真正造成污染的地方。今后产业 将来，石墨烯可能以多种途径进入环境中。比如石墨烯改性聚合物

4、材料降解以后，会将石墨烯暴露出来。石墨烯生产、应用企业的废弃物中，也可能含有大量石墨烯。而这些因新材料特性产生的环境隐忧，实际中几乎无人注意。山东三润环保科技有限公司一位环评师曾给石墨烯生产 企业做过环评，他告诉南方周末记者，环评时主要考虑的还 是普通的“三废”处理，没有考虑过石墨烯进入土壤和水体 2015 11 20 特殊之处，和其他企业参照同样标准。高耗水，产废酸虽然石墨烯材料自身的环境隐忧几乎无人关注，但石墨烯工 业化生产过程中的环境问题已经浮出水面。大规模生产石墨烯会不会影响生态，后端污染怎么回收 术有限公司运营总监方崇卿说。讨论的结果分歧巨大。江苏常州市政府科研机构江南石墨烯 研究院

5、名誉理事长冯冠平相信，石墨烯产业是绿色环保产业。但也有匿名业内人士的观点走向另一个极端，认为部分 目前，工业界较多使用化学气相沉积法（CVD）和氧化还原 法生产石墨烯，虽然工艺还不成熟。化学气相沉积法以甲烷等含碳气体为原料，高温状态下，使 单位的石墨烯薄膜。业界一般认为，这种制备方式不会给环 境增加负担。环境风险主要存在于氧化还原法中。这种制备方法通过石墨与强酸反应生成氧化石墨，经过分散形成氧化石墨烯，再加 入还原剂制得石墨烯粉体。氧化还原法须消耗大量的水和硫酸，同时产生大量酸性废水 和废酸。生产出来的石墨烯粉体一般含多层碳原子，与严格 意义上的单层石墨烯相比，性能受到损失。国内到底有多少家石

6、墨烯生产企业，目前并无权威统计，部 分企业也不向外界公开产能及生产方法。据联盟秘书长李义 春估计，目前接近量产规模的石墨烯薄膜生产企业有 3 家，达到量产规模（10 吨/年）的石墨烯粉体生产企业有 5 家，东莞有 1 家企业量产石墨烯浆料。此外还有二三十家企业建成了石墨烯生产的中试线。生产石墨烯粉体的企业，绝大多数使用的是氧化还原法。“膨胀石墨是一吨石墨放两吨硫酸，已经够污染的。你再搞 这个玩意（氧化还原法，那不更污染？”鸿纳（东莞）新材料科技有限公司生产石墨烯浆料，董事长李琦说。该公司 不过，实际污染并不突出。除了企业总数少、产能不高，另 一个原因是多数企业没有天天开工。李义春表示，现在石墨

7、烯的下游应用跟不上，制约着石墨烯 （很多企业）不过，一旦应用突破，石墨烯产业的发展可能一日千里。10 29 2015 料工业司司长周长益透露，包括石墨烯在内的新材料产业发 展“十三五”规划即将出台。 “今年是石墨烯产业化元年，预计销售额是五个亿，明年至 治污占总成本 10% “别的石墨烯生产企业规模没上来，还没这种迫切需要。我 们是它（危废处理企业）站在 8 座 5 米高的反应釜前，伴随着巨大的机器轰鸣声，常州第六元素材料科技股份有限公司（以下简称第六元素）的 厂长罗洪中显得忧心忡忡。第六元素是少数每天开工的企业之一。一百吨的年产能，平 均每日三百多公斤的产量，据罗洪中称，该公司在国内采用 氧

8、化还原法生产石墨烯粉体的企业中排名第一。氧化还原法生产石墨烯耗水、耗酸，这是业内共识。但各厂 生产工艺不同，具体比例也有所区别。 4050 吨硫酸，120 150 吨的新鲜水。在硫酸消耗总量最高的化肥生产行业，每生产一吨磷肥大约 360 2015 年2011 年中国石油行业每炼制一吨产品的取水量为 1.1-7.3 吨。仅去除杂质这一环节，生产一吨石墨烯就需要消耗约 30 吨水。据罗洪中介绍，第六元素在 2013 年刚实现量产时，洗涤一吨石墨烯要消耗五六十吨水，如今 1：30 的用水量已经是优化工艺的结果。更让他头疼的，是高昂的废酸处理成本。至少 1：40 由于浓度稀释，废酸的量几乎要翻一倍。根

9、据相关规定，这些废酸必须交由有危废处理资质的公司处理。 “一吨硫酸，买回来才 500 块，变成两吨废酸，处理的企业收800 1300 块，这个费用就很高罗洪中告诉南方周末记者，目前厂内处理生产废弃物的成本 要占到总成本的 10%1%已经很了不起了。现在生产一吨石墨烯的成本在两百万到三百万，我们认 美国蒙特克莱尔州立大学化学系副教授侯士峰在山东济宁市建了一家工厂，也采用氧化还原法生产石墨烯，目前年产 2 30 吨产能的生产线刚建设完成。他表示， 10% 千亿产值后，会否污染成疾“三废治理成本占到 10%个数据时，环保部环境规划院副研究员李晓亮有点惊讶。1990 消减成本占生产总成本 1.85%以

10、上的产业归为污染密集型产业。不过，这种定义方法并未被普遍采用。据李晓亮介绍，中国并没有将所有产业的治污成本做一个比 10% “经济形势不好的时候，企业可能倾向于牺牲环保治理成 而近年来，诸如制药、印染、造纸等三废排放量大的行业，往往也是当地的违法排污大户，成为环保部门重拳打击对 象。由于实际产量小，尚未完全产业化的石墨烯行业整体排污总 量并不大。但在单位产品排污强度和水资源消耗强度上，氧 化还原法类似已列入“高污染、高环境风险”产品名录的钛 白粉行业。李晓亮就中国钛白粉行业的污染现状做过研究，行业平均数 据显示：采用传统硫酸法工艺，生产每吨钛白粉消耗新鲜水100 150 20%8 吨、酸性废1

11、00 吨。石墨烯行业刚起步，生产工艺还在完善中，目前无人统计行 业平均数据。也有企业自称治废成本远低于 10%，比如年产能 3 吨的山东玉皇新能源科技有限公司。营销经理马力告诉南方周末记 者，由于背靠玉皇化工集团，石墨烯生产中的废水可通过集 团污水处理厂直接处理，废酸由集团硫酸厂回收再利用。不 过，这家企业生产一公斤石墨烯需要 2.5 吨纯水，远高于第六元素的耗水比例。“石墨烯（生产） 侯士峰不认为石墨烯行业属于污染密集型，他甚至觉得，污染问题纯属多余。他告诉南方周末记者，石墨烯是作为添加剂使用的，不是以50 甚至 100 吨的产能。它的量不像其他化工产品，一 肯定有一些废弃物，或者叫副产品，关键看