欧盟环境创新计划——石墨烯治理石油泄漏取得初步成果
作者：CGIA Research 付韵桥 编译
海上原油泄漏不仅给生态环境带来灾难性的破坏，还会造成巨大的经济损失，2010年墨西哥湾原油泄漏事件造成了约400亿美元的损失。然而，原油泄漏所产生的水面浮油具有面积大、油层薄、粘度大等特点，难以采用传统的技术和材料来有效的处理。撇油船在围油栏的配合下能够处理的浮油面积非常有限，并且回收的浮油中含水量大；向原油泄漏区域播撒分散剂也仅能将部分浮油分散到水体中，而形成的原油乳液颗粒依然会威胁到海洋生物的生存环境；直接引燃浮油会引发严重的空气污染，同时会造成浮油泄漏区域缺氧。
近年来，多孔疏水亲油材料因其具有成本低、油水分离效率高、操作简单、环境友好等诸多优势，逐渐受到研究人员的重视。然而，多孔疏水亲油材料仅对低粘度油品具有较高的吸附效率，而对水面原油泄漏的清理回收非常困难。而石墨烯源于其优异的多孔网状结构，在去污环保、净化环境等方面蕴含着极大的潜力。
图1. 石墨烯吸附效果示意图
2018年3月16日，欧盟委员会发布了一条关于GEnIuS计划治理石油泄漏取得初步成果的讯息，即石墨烯环保吸附剂计划（Graphene Eco Innovative Sorbent）。GEnIuS计划作为欧盟环境创新计划（Eco-Innovation）唯一资助的石墨烯项目，其中欧盟资助该项目50%的资金，是Directa Plus公司旗下G+子项目，专门在环保领域解决漏油、油污等问题。G+石墨烯具备高效的吸收能力、化学惰性，能够吸收所有种类的乳化油。同时，G+石墨烯能够祛除极低浓度的碳氢化合物，吸附油污以降低浪费，恢复溢油、阻断有毒化学物质的传播并降低温室效应。目前该原油处理项目已获得意大利环境部的认可。
图2. 欧盟环境创新计划项目分布图
一、GEnIuS项目主要目的
1.为了推动环保事业，代替传统石油泄漏吸收剂与分散技术，以减少石油泄漏对人类及自然环境的危害。
2.为了让石油化工及其相关领域企业认识到G+计划对解决石油泄漏等环保类问题的重要性。
3.最小化因处理石油泄漏事件而产生的废弃物。
4.降低处理石油泄漏的成本：相比传统市场目前最好的石油吸附剂（Green Oil），G+计划可以降低每单位60%的处理费（欧元/千克，石油吸附物）。
二、GEnIuS项目实施阶段
为了实现这一目标，依托欧盟环境创新计划的支持，G+相继展开了如下6个阶段的具体计划：
1.项目初始管理。管理项目计划，预估项目结果。
2.优化G+原油吸附项目。分析当前技术下制备G+石墨烯的微观结构、物理、化学等性能，确定石油吸附相关研究方向，进行进一步科研研发。
3.G+产品升级。升级已有的科研成果，以备大规模产业化。
4.试点应用。将初级产品进行试点应用与体验。
5.市场分析与商业开发计划。针对欧洲市场进行市场分析。
6.宣传与发展。大规模推广计划。
三、G+石墨烯优势
相比传统石油吸附剂，G+石墨烯具备如下几条明显优势：
1.吸附量相比传统吸附剂增加了4倍， 对于中等粘度原油，最大吸附量为80-90g/g。
2.吸附碳氧化合物能力可从ppm级，吸附至ppb级。
3.对于水体表面中等粘度原油，吸附量为200g/g。
4.成本低廉，相对中等粘度原油，去除成本为0.15欧元/千克，吸附成本为0.375欧元/千克。
5.被吸收的原油与作为吸附剂的石墨烯均可一定程度的再回收，再利用。
6.产品呈化学惰性、不可燃，且具备高疏水性（但不会沉于水底）。
7.已获得意大利环境部授权处理海洋石油泄漏。
图3. G+石墨烯处理油污
四、产业化成果
而在产业化推进方面，G+计划已经取得了初步成果：
1.已生产了约100kg的试用产品。
2.年产量可达30吨。
3.专门的生产工厂Graphene Factory已于2014年6月23日建成并投入使用。
4.首批试点产品已被用于意大利科莫湖区消防局，并得到了很好的反馈。
5.首次低浓度碳氧化合物处理的工业测试成功完成。在每立方米水体中包含56ppm石油的污染源中，加入5g的G+石墨烯，可使污染水体在10分钟内，将其碳氢化合物含量降低至1ppm。其测试水体环境为连续流动水体，其流速达16m3/h（日流速为360-390m3），下一阶段，项目计划提高流速至50 m3/h。
6.目前，该型石墨烯已售出120kg。
图4. 石墨烯处理水面石油泄漏
按照G+每年30吨的产量推算，GEnIuS计划每年至少可吸附2400吨泄漏石油。同时，G+石墨烯可以降低60%的油污处理费用；每年省出120吨的固态吸附材料；2.4吨的原油可被回收利用；节省180吨的原油分散剂，减少有害物质的排放；降低温室效应，减少7.68吨二氧化碳排放量；节省能源28.167kW·h/年。
环境创新计划(Eco-Innovation），始创于2008年，属于欧盟“企业家精神与创新计划”（Entrepreneurship and Innovation Programme, EIP），用于扶持中小型创新科技企业与良性竞争。该计划紧密联系科研研发与市场推广，致力于发展对环境有益的环保型创新产业，即在保证环境正增长的同时，又能有利于欧洲环保事业的发展。为了减少人类对环境的破坏与影响，有效的利用资源，降低二氧化碳的排放，计划划分出五大发展方向：材料回收与再利用；可持续建筑项目；饮食；水利用、水处理与水分配；绿色商业。
2008年至2013年，环境创新计划共提供约2亿欧元资助各类环境环保项目。目前，欧盟在力图最大化环境创新计划的影响力，确保每一分资金尽快落到实处，以促进环境事业的发展。计划内所有的项目，不仅限于科研类项目，必须能够有效的发展、可行、具备长时效性与可复制性。
环境创新计划在推动欧洲成为世界环境可持续发展领域的领头人发挥了重要作用。随着全球的环境及环境服务产业的飞速发展，根据OECD（国际货币基金组织及经济合作与发展组织）估计，环境创新计划旗下提供的服务与产品价值已占欧洲总GDP的2.5%。
京公网安备 11010802023403号
