10月29日的2015中国国际石墨烯创新大会上,工信部原材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,明年至少是几十个亿。”李义春说,“像东莞鸿纳,去年才是百吨浆料线,今年就是万吨,复制起来很快。”
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)一天不来拉废酸,就急得跳楼。”
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。
罗洪中算了算第六元素的台账:每生产一吨石墨烯,需要40到50吨硫酸,120到150吨的新鲜水。
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需要360公斤硫酸。根据中国水利水电科学研究院2015年发布的《我国高耗水工业用水效率评价》,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的硫酸作为氧化剂加入到反应釜中,反应完成后,由于浓度稀释,废酸的量几乎要翻一倍。根据相关规定,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,处理的企业收我800块。我花在酸上的钱变成1300块,这个费用就很高了。”罗洪中感到压力很大。
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%。“别的化工企业占到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,我们认为还是太高了。”
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,目前年产能为2吨,一条30吨产能的生产线刚建设完成。他表示,厂内三废处理成本比总成本的10%“可能还高一些”。
他的工厂里,生产一吨石墨烯会产生二三十吨废酸。“这个压力是挺大的。说实话,这确实是个大问题”。
千亿产值后,会否污染成疾
“三废治理成本占到10%?那算比较高了。”第一次听到这个数据时,环保部环境规划院副研究员李晓亮有点惊讶。
1990年,美国经济学家托比在研究美国工业产业时,将污染消减成本占生产总成本1.85%以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较,然后划定一条红线。“只能说从我们接触的个案来讲,10%的治理成本不算低。”
“经济形势不好的时候,企业可能倾向于牺牲环保治理成本。”对于治污成本高的企业,环保部门往往予以重点关注。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至150吨,同时产生浓度为20%的废硫酸8吨、酸性废水100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)会不会对环境造成污染,这是个伪命题。”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,不是以量取胜的材料。“假如作为橡胶添加剂,一吨石墨烯肯定能带动50甚至100吨的产能。它的量不像其他化工产品,一弄几万吨、几十万吨。”另外,他认为:“任何一个化工产品,肯定有一些废弃物,或者叫副产品,关键看能否变废为宝。偷偷往河里排废水,那才叫污染,而做石墨烯行业的,前期据我了解,都是社会责任感非常强的人。”
第六元素在常州武进区租的两间厂房,2017年就到期了。罗洪中正在四处寻觅建厂的新地方,但迟迟没有下决心。“我们已经看了好几个地方,一直在谈下游的废酸处理。”
四年前,第六元素在常州建立实验室和中试生产线时,还没有人考虑废弃物处理的问题。只有大规模生产以后,他们才感受到环保的压力。“现在年产百吨,也不是很多,它一天来拉个一车两车(废酸)就好。如果我规模扩大到一千吨、一万吨,你能想象一下那是个什么样的场景吗?”
或许,这样的场景很快会成为现实。

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