從2011年至今，在研究石墨烯環(huán)境風險的道路上，滕應幾乎沒有同行者：“石墨烯工廠對周邊環(huán)境影響的實地調研，現(xiàn)在沒有人在做。”

　　羅洪中算了算自家工廠臺賬：每生產一噸石墨烯，需要40到50噸硫酸，120到150噸的新鮮水。

　　“石墨烯（生產）會不會對環(huán)境造成污染，這是個偽命題。任何化工產品肯定有廢棄物，關鍵看能否變廢為寶。偷偷往河里排廢水，那才叫污染。”

　　“一張未來城市特色名片、一個百億規(guī)模的特色產業(yè)、一個資本市場的‘常州石墨烯板塊’、一個石墨烯產業(yè)的國家標桿……”這是2014年12月，首個“國字頭”石墨烯產業(yè)化基地落戶江蘇省常州市武進經濟開發(fā)區(qū)后，當?shù)卣W站上的豪言壯語。

　　這是石墨烯熱潮中的一景。按照中國石墨烯產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（以下簡稱聯(lián)盟）的規(guī)劃，“十三五”期間要在全國布局100個石墨烯應用產業(yè)基地，形成一千億的產業(yè)規(guī)模。

　　然而，“大躍進”前夜，繁榮背后的環(huán)境風險，鮮有人提及。

　　“石墨烯但愿不要再重蹈鉛蓄電池的老路了。”早在2011年，山東一位大學教授在博客中即為“大干快上”的石墨烯行業(yè)敲響了警鐘。但如今，他只愿匿名受訪：“國家大力支持，大家都在談發(fā)展。”

　　“這個行業(yè)一來比較前沿，另外也沒有具體的污染案例報告上來，我們對這一塊關注得還不太多。”環(huán)保部環(huán)境規(guī)劃院副研究員李曉亮坦言。

　　或富集毒物

　　和很多人一樣，滕應第一次聽說石墨烯是在2010年。那一年，石墨烯的發(fā)現(xiàn)者獲得了諾貝爾物理學獎。

　　“我當時就在想，作為一種新材料，它的環(huán)境功能（指對周邊環(huán)境的功能影響）和環(huán)境風險，應該去做前瞻性研究。”滕應是中國科學院南京土壤研究所研究員，從2011年至今，在研究石墨烯環(huán)境風險的道路上，他幾乎沒有同行者：“這方面的研究非常少。我在做的還是實驗室模擬，石墨烯工廠對周邊環(huán)境影響的實地調研，現(xiàn)在沒有人在做。”

　　在石墨烯眾多特性中，最先引起滕應注意的是其巨大的比表面積（單位質量物料所具有的總面積）。

　　由于巨大的比表面積，石墨烯對污染物有較強的吸附能力，可以作為土壤修復劑。但如果控制得不好，也可能富集環(huán)境中的有毒、有害物質，影響污染物的遷移。

　　滕應還研究了石墨烯對植物、動物、微生物的生物毒性效應。他對小麥、玉米、蚯蚓等生物進行模擬實驗，從模擬效果看，低濃度的石墨烯對生物有促進效應，而高濃度時則會抑制生物生長。作為納米級顆粒，石墨烯可以進入細胞，影響細胞活性。

　　美國加利福尼亞大學的環(huán)境工程師沙朗·沃克爾研究了石墨烯進入水體的環(huán)境風險，報告發(fā)表在2014年7月《環(huán)境科學工程》期刊上。研究發(fā)現(xiàn)，在類似地下水的液體中，氧化石墨烯會下沉，不會對水域造成危害。但是在類似地表水的液體中，氧化石墨烯并沒有下沉，它會吸附到正在腐爛的植物和動物產生的有機物上，然后隨著它們漂浮。那么，動物和人攝取氧化石墨烯的幾率就會大大增加。

　　滕應認為，對石墨烯的環(huán)境風險進行預警不是杞人憂天。“現(xiàn)在產業(yè)剛剛開始，還找不到真正造成污染的地方。今后產業(yè)發(fā)展大了，如果沒有很好的管理，對生態(tài)肯定會造成影響。”

　　將來，石墨烯可能以多種途徑進入環(huán)境中。比如石墨烯改性聚合物材料降解以后，會將石墨烯暴露出來。石墨烯生產、應用企業(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生的環(huán)境隱憂，實際中幾乎無人注意。山東三潤環(huán)保科技有限公司一位環(huán)評師曾給石墨烯生產企業(yè)做過環(huán)評，他告訴南方周末記者，環(huán)評時主要考慮的還是普通的“三廢”處理，沒有考慮過石墨烯進入土壤和水體后的特殊性質：“我只知道石墨烯不溶于水，會形成沉淀，應該問題不大。”

　　2015年11月20日，武進區(qū)環(huán)保局開發(fā)科工作人員對南方周末記者說，雖然石墨烯是新興產業(yè)，但和其他企業(yè)一樣，“污染由中介機構來評價，我們就審批。”至于后續(xù)管理，也無特殊之處，和其他企業(yè)參照同樣標準。

　　高耗水，產廢酸

　　雖然石墨烯材料自身的環(huán)境隱憂幾乎無人關注，但石墨烯工業(yè)化生產過程中的環(huán)境問題已經浮出水面。

　　大規(guī)模生產石墨烯會不會影響生態(tài)，后端污染怎么回收——“這是我們聚在一起時會討論的問題。”廈門凱納石墨烯技術有限公司運營總監(jiān)方崇卿說。

　　討論的結果分歧巨大。江蘇常州市政府科研機構江南石墨烯研究院名譽理事長馮冠平相信，石墨烯產業(yè)是綠色環(huán)保產業(yè)。但也有匿名業(yè)內人士的觀點走向另一個極端，認為部分石墨烯生產企業(yè)“嚴格來說根本通不過環(huán)評”。

　　目前，工業(yè)界較多使用化學氣相沉積法（CVD）和氧化還原法生產石墨烯，雖然工藝還不成熟。

　　化學氣相沉積法以甲烷等含碳氣體為原料，高溫狀態(tài)下，使碳原子在金屬基底上挨個排列，“生長”出以平方米為計算單位的石墨烯薄膜。業(yè)界一般認為，這種制備方式不會給環(huán)境增加負擔。

　　環(huán)境風險主要存在于氧化還原法中。這種制備方法通過石墨與強酸反應生成氧化石墨，經過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，同時產生大量酸性廢水和廢酸。生產出來的石墨烯粉體一般含多層碳原子，與嚴格意義上的單層石墨烯相比，性能受到損失。

　　國內到底有多少家石墨烯生產企業(yè)，目前并無權威統(tǒng)計，部分企業(yè)也不向外界公開產能及生產方法。據聯(lián)盟秘書長李義春估計，目前接近量產規(guī)模的石墨烯薄膜生產企業(yè)有3家，達到量產規(guī)模（產能10噸/年）的石墨烯粉體生產企業(yè)有5家，東莞有1家企業(yè)量產石墨烯漿料。此外還有二三十家企業(yè)建成了石墨烯生產的中試線。

　　生產石墨烯粉體的企業(yè)，絕大多數(shù)使用的是氧化還原法。

　　“膨脹石墨是一噸石墨放兩噸硫酸，已經夠污染的。你再搞這個玩意（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石墨烯漿料，董事長李琦說。該公司制備工藝不同于上述兩種，“屬于商業(yè)秘密，不能透露”。

　　不過，實際污染并不突出。除了企業(yè)總數(shù)少、產能不高，另一個原因是多數(shù)企業(yè)沒有天天開工。

　　李義春表示，現(xiàn)在石墨烯的下游應用跟不上，制約著石墨烯生產和產業(yè)發(fā)展。“（很多企業(yè)）就是生產線建起來了，生產一批，有下游客戶了再生產一批。”

　　不過，一旦應用突破，石墨烯產業(yè)的發(fā)展可能一日千里。

　　10月29日的2015中國國際石墨烯創(chuàng)新大會上，工信部原材料工業(yè)司司長周長益透露，包括石墨烯在內的新材料產業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃即將出臺。

　　“今年是石墨烯產業(yè)化元年，預計銷售額是五個億，明年至少是幾十個億。”李義春說，“像東莞鴻納，去年才是百噸漿料線，今年就是萬噸，復制起來很快。”

　　治污占總成本10%

　　“別的石墨烯生產企業(yè)規(guī)模沒上來，還沒這種迫切需要。我們是它（危廢處理企業(yè)）一天不來拉廢酸，就急得跳樓。”

　　站在8座5米高的反應釜前，伴隨著巨大的機器轟鳴聲，常州第六元素材料科技股份有限公司（以下簡稱第六元素）的廠長羅洪中顯得憂心忡忡。

　　第六元素是少數(shù)每天開工的企業(yè)之一。一百噸的年產能，平均每日三百多公斤的產量，據羅洪中稱，該公司在國內采用氧化還原法生產石墨烯粉體的企業(yè)中排名第一。

　　氧化還原法生產石墨烯耗水、耗酸，這是業(yè)內共識。但各廠生產工藝不同，具體比例也有所區(qū)別。

　　羅洪中算了算第六元素的臺賬：每生產一噸石墨烯，需要40到50噸硫酸，120到150噸的新鮮水。

　　在硫酸消耗總量最高的化肥生產行業(yè)，每生產一噸磷肥大約需要360公斤硫酸。根據中國水利水電科學研究院2015年發(fā)布的《我國高耗水工業(yè)用水效率評價》，2011年中國石油行業(yè)每煉制一噸產品的取水量為1.1-7.3噸。

　　僅去除雜質這一環(huán)節(jié)，生產一噸石墨烯就需要消耗約30噸水。據羅洪中介紹，第六元素在2013年剛實現(xiàn)量產時，洗滌一噸石墨烯要消耗五六十噸水，如今1：30的用水量已經是優(yōu)化工藝的結果。

　　更讓他頭疼的，是高昂的廢酸處理成本。

　　至少1：40的硫酸作為氧化劑加入到反應釜中，反應完成后，由于濃度稀釋，廢酸的量幾乎要翻一倍。根據相關規(guī)定，這些廢酸必須交由有危廢處理資質的公司處理。

　　“一噸硫酸，買回來才500塊，變成兩噸廢酸，處理的企業(yè)收我800塊。我花在酸上的錢變成1300塊，這個費用就很高了。”羅洪中感到壓力很大。

　　羅洪中告訴南方周末記者，目前廠內處理生產廢棄物的成本要占到總成本的10%。“別的化工企業(yè)占到1%已經很了不起了。現(xiàn)在生產一噸石墨烯的成本在兩百萬到三百萬，我們認為還是太高了。”

　　美國蒙特克萊爾州立大學化學系副教授侯士峰在山東濟寧市建了一家工廠，也采用氧化還原法生產石墨烯，目前年產能為2噸，一條30噸產能的生產線剛建設完成。他表示，廠內三廢處理成本比總成本的10%“可能還高一些”。

　　他的工廠里，生產一噸石墨烯會產生二三十噸廢酸。“這個壓力是挺大的。說實話，這確實是個大問題”。

　　千億產值后，會否污染成疾

　　“三廢治理成本占到10%？那算比較高了。”第一次聽到這個數(shù)據時，環(huán)保部環(huán)境規(guī)劃院副研究員李曉亮有點驚訝。

　　1990年，美國經濟學家托比在研究美國工業(yè)產業(yè)時，將污染消減成本占生產總成本1.85%以上的產業(yè)歸為污染密集型產業(yè)。不過，這種定義方法并未被普遍采用。

　　據李曉亮介紹，中國并沒有將所有產業(yè)的治污成本做一個比較，然后劃定一條紅線。“只能說從我們接觸的個案來講，10%的治理成本不算低。”

　　“經濟形勢不好的時候，企業(yè)可能傾向于犧牲環(huán)保治理成本。”對于治污成本高的企業(yè)，環(huán)保部門往往予以重點關注。而近年來，諸如制藥、印染、造紙等三廢排放量大的行業(yè)，往往也是當?shù)氐倪`法排污大戶，成為環(huán)保部門重拳打擊對象。

　　由于實際產量小，尚未完全產業(yè)化的石墨烯行業(yè)整體排污總量并不大。但在單位產品排污強度和水資源消耗強度上，氧化還原法類似已列入“高污染、高環(huán)境風險”產品名錄的鈦白粉行業(yè)。

　　李曉亮就中國鈦白粉行業(yè)的污染現(xiàn)狀做過研究，行業(yè)平均數(shù)據顯示：采用傳統(tǒng)硫酸法工藝，生產每噸鈦白粉消耗新鮮水100至150噸，同時產生濃度為20%的廢硫酸8噸、酸性廢水100噸。

　　石墨烯行業(yè)剛起步，生產工藝還在完善中，目前無人統(tǒng)計行業(yè)平均數(shù)據。

　　也有企業(yè)自稱治廢成本遠低于10%，比如年產能3噸的山東玉皇新能源科技有限公司。營銷經理馬力告訴南方周末記者，由于背靠玉皇化工集團，石墨烯生產中的廢水可通過集團污水處理廠直接處理，廢酸由集團硫酸廠回收再利用。不過，這家企業(yè)生產一公斤石墨烯需要2.5噸純水，遠高于第六元素的耗水比例。

　　“石墨烯（生產）會不會對環(huán)境造成污染，這是個偽命題。”侯士峰不認為石墨烯行業(yè)屬于污染密集型，他甚至覺得，污染問題純屬多余。

　　他告訴南方周末記者，石墨烯是作為添加劑使用的，不是以量取勝的材料。“假如作為橡膠添加劑，一噸石墨烯肯定能帶動50甚至100噸的產能。它的量不像其他化工產品，一弄幾萬噸、幾十萬噸。”另外，他認為：“任何一個化工產品，肯定有一些廢棄物，或者叫副產品，關鍵看能否變廢為寶。偷偷往河里排廢水，那才叫污染，而做石墨烯行業(yè)的，前期據我了解，都是社會責任感非常強的人。”

　　第六元素在常州武進區(qū)租的兩間廠房，2017年就到期了。羅洪中正在四處尋覓建廠的新地方，但遲遲沒有下決心。“我們已經看了好幾個地方，一直在談下游的廢酸處理。”

　　四年前，第六元素在常州建立實驗室和中試生產線時，還沒有人考慮廢棄物處理的問題。只有大規(guī)模生產以后，他們才感受到環(huán)保的壓力。“現(xiàn)在年產百噸，也不是很多，它一天來拉個一車兩車（廢酸）就好。如果我規(guī)模擴大到一千噸、一萬噸，你能想象一下那是個什么樣的場景嗎？”

　　或許，這樣的場景很快會成為現(xiàn)實。