石墨稀產(chǎn)業(yè)：污染密集型

1、石墨稀產(chǎn)業(yè)：污染密集型一旦石墨烯不再只是展品，而是工業(yè)化生產(chǎn)，污染隱憂 可能會(huì)成為明患。 （CFP/圖）2011 年至今，在研究石墨烯環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的道路上，滕應(yīng)幾羅洪中算了算自家工廠臺(tái)賬：每生產(chǎn)一噸石墨烯，需要 40 到 50 噸硫酸，120 到 150 噸的新鮮水?！笆ㄉa(chǎn)）會(huì)不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，這是個(gè)偽命題。 任何化工產(chǎn)品肯定有廢棄物，關(guān)鍵看能否變廢為寶。偷偷往 河“一張未來(lái)城市特色名片、一個(gè)百億規(guī)模的特色產(chǎn)業(yè)、一個(gè) 資本2014 12 月，首個(gè)“國(guó)字頭”石墨烯產(chǎn)業(yè)化基地落戶江蘇省常州市武進(jìn)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)后，當(dāng)?shù)卣W(wǎng)站上 的豪言壯語(yǔ)。這是石墨烯熱潮中的一景。按照中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)

2、盟（以下簡(jiǎn)稱聯(lián)盟）100 個(gè)石墨烯應(yīng)用產(chǎn)業(yè)基地，形成一千億的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。2011 年，山東一位大學(xué)教授在博客中即為“大干快上”的石墨烯行業(yè) “這個(gè)行業(yè)一來(lái)比較前沿，另外也沒(méi)有具體的污染案例報(bào)告副研究員李曉亮坦言?；蚋患疚?010 年。那一年，石墨烯的發(fā)現(xiàn)者獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 “我當(dāng)時(shí)就在想，作為一種新材料，它的環(huán)境功能（指對(duì)周邊環(huán)境的功能影響）2011 在方面的研究非常少。我在做的還是實(shí)驗(yàn)室模擬，石墨烯工廠對(duì)在石墨烯眾多特性中，最先引起滕應(yīng)注意的是其巨大的比表 面積（單位質(zhì)量物料所具有的總面積。由于巨大的比表面積，石墨烯對(duì)污染物有較強(qiáng)的吸附能力， 可以作為土壤修復(fù)劑。但如果控制得不好，也可

3、能富集環(huán)境 中的有毒、有害物質(zhì)，影響污染物的遷移。 低濃度的石墨烯對(duì)生物有促進(jìn)效應(yīng)，而高濃度時(shí)則會(huì)抑制生物生長(zhǎng)。作為納米級(jí)顆粒，石墨烯可以進(jìn)入細(xì)胞，影響細(xì)胞活性。美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的環(huán)境工程師沙朗沃克爾研究了石墨 2014 7 月環(huán)境科學(xué)工程期刊上。研究發(fā)現(xiàn)，在類似地下水的液體中，氧化 石墨烯會(huì)下沉，不會(huì)對(duì)水域造成危害。但是在類似地表水的 液體中，氧化石墨烯并沒(méi)有下沉，它會(huì)吸附到正在腐爛的植 物和動(dòng)物產(chǎn)生的有機(jī)物上，然后隨著它們漂浮。那么，動(dòng)物 和人攝取氧化石墨烯的幾率就會(huì)大大增加。在產(chǎn)業(yè)剛剛開(kāi)始，還找不到真正造成污染的地方。今后產(chǎn)業(yè) 將來(lái)，石墨烯可能以多種途徑進(jìn)入環(huán)境中。比如石墨烯改性聚合物

4、材料降解以后，會(huì)將石墨烯暴露出來(lái)。石墨烯生產(chǎn)、應(yīng)用企業(yè)的廢棄物中，也可能含有大量石墨烯。而這些因新材料特性產(chǎn)生的環(huán)境隱憂，實(shí)際中幾乎無(wú)人注意。山東三潤(rùn)環(huán)?？萍加邢薰疽晃画h(huán)評(píng)師曾給石墨烯生產(chǎn) 企業(yè)做過(guò)環(huán)評(píng)，他告訴南方周末記者，環(huán)評(píng)時(shí)主要考慮的還 是普通的“三廢”處理，沒(méi)有考慮過(guò)石墨烯進(jìn)入土壤和水體 2015 11 20 特殊之處，和其他企業(yè)參照同樣標(biāo)準(zhǔn)。高耗水，產(chǎn)廢酸雖然石墨烯材料自身的環(huán)境隱憂幾乎無(wú)人關(guān)注，但石墨烯工 業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)浮出水面。大規(guī)模生產(chǎn)石墨烯會(huì)不會(huì)影響生態(tài)，后端污染怎么回收 術(shù)有限公司運(yùn)營(yíng)總監(jiān)方崇卿說(shuō)。討論的結(jié)果分歧巨大。江蘇常州市政府科研機(jī)構(gòu)江南石墨烯 研究院

5、名譽(yù)理事長(zhǎng)馮冠平相信，石墨烯產(chǎn)業(yè)是綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)。但也有匿名業(yè)內(nèi)人士的觀點(diǎn)走向另一個(gè)極端，認(rèn)為部分 目前，工業(yè)界較多使用化學(xué)氣相沉積法（CVD）和氧化還原 法生產(chǎn)石墨烯，雖然工藝還不成熟?；瘜W(xué)氣相沉積法以甲烷等含碳?xì)怏w為原料，高溫狀態(tài)下，使 單位的石墨烯薄膜。業(yè)界一般認(rèn)為，這種制備方式不會(huì)給環(huán) 境增加負(fù)擔(dān)。環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)主要存在于氧化還原法中。這種制備方法通過(guò)石墨與強(qiáng)酸反應(yīng)生成氧化石墨，經(jīng)過(guò)分散形成氧化石墨烯，再加 入還原劑制得石墨烯粉體。氧化還原法須消耗大量的水和硫酸，同時(shí)產(chǎn)生大量酸性廢水 和廢酸。生產(chǎn)出來(lái)的石墨烯粉體一般含多層碳原子，與嚴(yán)格 意義上的單層石墨烯相比，性能受到損失。國(guó)內(nèi)到底有多少家石

6、墨烯生產(chǎn)企業(yè)，目前并無(wú)權(quán)威統(tǒng)計(jì)，部 分企業(yè)也不向外界公開(kāi)產(chǎn)能及生產(chǎn)方法。據(jù)聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)李義 春估計(jì)，目前接近量產(chǎn)規(guī)模的石墨烯薄膜生產(chǎn)企業(yè)有 3 家，達(dá)到量產(chǎn)規(guī)模（10 噸/年）的石墨烯粉體生產(chǎn)企業(yè)有 5 家，東莞有 1 家企業(yè)量產(chǎn)石墨烯漿料。此外還有二三十家企業(yè)建成了石墨烯生產(chǎn)的中試線。生產(chǎn)石墨烯粉體的企業(yè)，絕大多數(shù)使用的是氧化還原法?！芭蛎浭且粐嵤艃蓢嵙蛩?，已經(jīng)夠污染的。你再搞 這個(gè)玩意（氧化還原法，那不更污染？”鴻納（東莞）新材料科技有限公司生產(chǎn)石墨烯漿料，董事長(zhǎng)李琦說(shuō)。該公司 不過(guò)，實(shí)際污染并不突出。除了企業(yè)總數(shù)少、產(chǎn)能不高，另 一個(gè)原因是多數(shù)企業(yè)沒(méi)有天天開(kāi)工。李義春表示，現(xiàn)在石墨

7、烯的下游應(yīng)用跟不上，制約著石墨烯 （很多企業(yè)）不過(guò)，一旦應(yīng)用突破，石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可能一日千里。10 29 2015 料工業(yè)司司長(zhǎng)周長(zhǎng)益透露，包括石墨烯在內(nèi)的新材料產(chǎn)業(yè)發(fā) 展“十三五”規(guī)劃即將出臺(tái)。 “今年是石墨烯產(chǎn)業(yè)化元年，預(yù)計(jì)銷售額是五個(gè)億，明年至 治污占總成本 10% “別的石墨烯生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模沒(méi)上來(lái)，還沒(méi)這種迫切需要。我 們是它（危廢處理企業(yè)）站在 8 座 5 米高的反應(yīng)釜前，伴隨著巨大的機(jī)器轟鳴聲，常州第六元素材料科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱第六元素）的 廠長(zhǎng)羅洪中顯得憂心忡忡。第六元素是少數(shù)每天開(kāi)工的企業(yè)之一。一百噸的年產(chǎn)能，平 均每日三百多公斤的產(chǎn)量，據(jù)羅洪中稱，該公司在國(guó)內(nèi)采用 氧

8、化還原法生產(chǎn)石墨烯粉體的企業(yè)中排名第一。氧化還原法生產(chǎn)石墨烯耗水、耗酸，這是業(yè)內(nèi)共識(shí)。但各廠 生產(chǎn)工藝不同，具體比例也有所區(qū)別。 4050 噸硫酸，120 150 噸的新鮮水。在硫酸消耗總量最高的化肥生產(chǎn)行業(yè)，每生產(chǎn)一噸磷肥大約 360 2015 年2011 年中國(guó)石油行業(yè)每煉制一噸產(chǎn)品的取水量為 1.1-7.3 噸。僅去除雜質(zhì)這一環(huán)節(jié)，生產(chǎn)一噸石墨烯就需要消耗約 30 噸水。據(jù)羅洪中介紹，第六元素在 2013 年剛實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)時(shí)，洗滌一噸石墨烯要消耗五六十噸水，如今 1：30 的用水量已經(jīng)是優(yōu)化工藝的結(jié)果。更讓他頭疼的，是高昂的廢酸處理成本。至少 1：40 由于濃度稀釋，廢酸的量幾乎要翻一倍。根

9、據(jù)相關(guān)規(guī)定，這些廢酸必須交由有危廢處理資質(zhì)的公司處理。 “一噸硫酸，買(mǎi)回來(lái)才 500 塊，變成兩噸廢酸，處理的企業(yè)收800 1300 塊，這個(gè)費(fèi)用就很高羅洪中告訴南方周末記者，目前廠內(nèi)處理生產(chǎn)廢棄物的成本 要占到總成本的 10%1%已經(jīng)很了不起了?，F(xiàn)在生產(chǎn)一噸石墨烯的成本在兩百萬(wàn)到三百萬(wàn)，我們認(rèn) 美國(guó)蒙特克萊爾州立大學(xué)化學(xué)系副教授侯士峰在山東濟(jì)寧市建了一家工廠，也采用氧化還原法生產(chǎn)石墨烯，目前年產(chǎn) 2 30 噸產(chǎn)能的生產(chǎn)線剛建設(shè)完成。他表示， 10% 千億產(chǎn)值后，會(huì)否污染成疾“三廢治理成本占到 10%個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，環(huán)保部環(huán)境規(guī)劃院副研究員李曉亮有點(diǎn)驚訝。1990 消減成本占生產(chǎn)總成本 1.85%以

10、上的產(chǎn)業(yè)歸為污染密集型產(chǎn)業(yè)。不過(guò)，這種定義方法并未被普遍采用。據(jù)李曉亮介紹，中國(guó)并沒(méi)有將所有產(chǎn)業(yè)的治污成本做一個(gè)比 10% “經(jīng)濟(jì)形勢(shì)不好的時(shí)候，企業(yè)可能傾向于犧牲環(huán)保治理成 而近年來(lái)，諸如制藥、印染、造紙等三廢排放量大的行業(yè)，往往也是當(dāng)?shù)氐倪`法排污大戶，成為環(huán)保部門(mén)重拳打擊對(duì) 象。由于實(shí)際產(chǎn)量小，尚未完全產(chǎn)業(yè)化的石墨烯行業(yè)整體排污總 量并不大。但在單位產(chǎn)品排污強(qiáng)度和水資源消耗強(qiáng)度上，氧 化還原法類似已列入“高污染、高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)”產(chǎn)品名錄的鈦 白粉行業(yè)。李曉亮就中國(guó)鈦白粉行業(yè)的污染現(xiàn)狀做過(guò)研究，行業(yè)平均數(shù) 據(jù)顯示：采用傳統(tǒng)硫酸法工藝，生產(chǎn)每噸鈦白粉消耗新鮮水100 150 20%8 噸、酸性廢1

11、00 噸。石墨烯行業(yè)剛起步，生產(chǎn)工藝還在完善中，目前無(wú)人統(tǒng)計(jì)行 業(yè)平均數(shù)據(jù)。也有企業(yè)自稱治廢成本遠(yuǎn)低于 10%，比如年產(chǎn)能 3 噸的山東玉皇新能源科技有限公司。營(yíng)銷經(jīng)理馬力告訴南方周末記 者，由于背靠玉皇化工集團(tuán)，石墨烯生產(chǎn)中的廢水可通過(guò)集 團(tuán)污水處理廠直接處理，廢酸由集團(tuán)硫酸廠回收再利用。不 過(guò)，這家企業(yè)生產(chǎn)一公斤石墨烯需要 2.5 噸純水，遠(yuǎn)高于第六元素的耗水比例?！笆ㄉa(chǎn)） 侯士峰不認(rèn)為石墨烯行業(yè)屬于污染密集型，他甚至覺(jué)得，污染問(wèn)題純屬多余。他告訴南方周末記者，石墨烯是作為添加劑使用的，不是以50 甚至 100 噸的產(chǎn)能。它的量不像其他化工產(chǎn)品，一 肯定有一些廢棄物，或者叫副產(chǎn)品，關(guān)鍵看