比经济性争议更大的，是环保问题。这几乎是中国所有大型工业项目都绕不过去的门槛。关于神华煤制油项目环保问题的争议，也更加激烈。
这一争议，随着国际绿色和平组织的一纸报告，达到高潮。
2013年7月23日，绿色和平组织在网站上发布中文版调查报告 《神华鄂尔多斯煤制油项目超采地下水和违法排污调查》。报告中称，神华煤制油项目大量抽采地下水，而且排放工业废水。
水资源瓶颈
煤化工行业内有基本一致的看法，那就是水资源是煤化工发展的最大瓶颈。
我国煤化工项目大都落在煤炭资源丰富的西北，北方地区。而这些地区往往也是水资源相对缺乏的地区。例如内蒙古自治区地表水系不多，地下水资源也不丰富，水资源相对贫乏，且分布不均，但是因为煤资源产量高和煤种丰富，成为煤化工项目的优选之地。
煤化工工艺中主要用水项目有反应用水、用于冷凝的冷却水、用于加热的水蒸气用水、洗涤用水、生活用水等。绿色和平组织发布的《煤电基地开发与水资源研究》报告中称，1吨直接液化煤制油油的耗水量约7吨，间接液化煤制油耗水约12吨，是高耗水行业。
相应地，煤化工项目的水处理量也很大，如神华宁东煤化工基地烯烃循环水、供水系统安装及土建项目的循环水装置最大水处理量每天高达432万立方米，是目前世界最大的工业循环水装置之一。
神华鄂尔多斯煤制油项目水源地位于100公里外，需要从沙漠里铺设专用管道引入厂区，成本高昂。
降低水耗
解决高耗水的一个途径，就是降低水耗。
为什么煤化工项目会消耗如此大量的水资源？我国煤化工产业才刚刚起步，项目大多属于示范工程，正处于大型工业化开发阶段。这些项目首先追求要打通流程，顺利产出产品，而非节能节水。所以在公用工程配置上，只是尽量满足工艺要求，根本谈不上对水网络和能源系统的优化。能耗高、水耗高也就不足为奇。
当初石化企业也都走过同样的路。经过多年持续不停的努力，石化工艺技术日臻完善，流程逐渐合理化，能耗，水耗都逐渐降下来。从2003年开始，中石化和中石油陆续采用过程系统工程的方法进行节水减排的技术改造，取得了长足的进步。我国炼油厂的吨原油炼制耗水量下降了50%以上，2012年我国炼油吨油新鲜水取水量为0.55吨，接近国际先进水平。
“由此可见，高水耗并非是煤化工项目天生的基因，也不是必然结果，只要加强节水意识，采用合理的优化技术，煤化工摘掉高水耗的帽子并非不可能。” 国内著名的化工节能专家杨友麒教授说。
据了解，国内煤化工示范项目从一上马，就一直在为降低耗水而努力。从起步较早的煤制甲醇项目来看，随着工艺过程的逐步成熟和水网络系统的优化，水耗可以大幅度下降。煤制甲醇的吨耗水从最开始的25吨一直下降到7吨的水平。同样，神华鄂尔多斯煤制油分公司的百万吨直接液化煤制油装置，设计时的水耗是每吨油品耗水10吨，装置投运后经过技术改造，水耗降到了7吨。根据软件模拟结果，最佳的状态应该可以到5-6吨。
开辟新水源
解决高耗水的一个途径，就是开辟新的水源。
有媒体报道称，鄂尔多斯正在与巴彦淖尔市、黄委会商谈跨区域黄河水权置换。双方置换的条件是，鄂尔多斯得到一定规模工业用水，巴彦淖尔则可赢得一定规模煤炭资源。目前，相关方案还在编制之中。
水权置换，就是工业企业为了取得用水指标，投资在国家黄河水利委员会确定的某一灌区内，实施农田节水改造工程，将该灌区节约下的用水指标置换到工业项目上。这种水权置换在黄河沿岸是很普遍的事情。
2011年5月，鄂尔多斯和呼和浩特市就曾经签署了置换协议。根据协议，鄂尔多斯市将从境内为呼和浩特市配置总储量20亿吨的1～4块煤田，呼和浩特市可以此为“资本”，用“资源换产业”的模式，吸引重要产业项目落户。作为回报，呼和浩特将转让1000万立方米的黄河水权给鄂尔多斯，缓减鄂尔多斯发展工业急需的水资源。
2014年4月4日，在与绿色和平组织的正式会面中，神华集团煤制油化工有限公司承诺，鄂尔多斯煤制油项目将会逐步停止在当地的地下水抽取，退出计划正在实施。对于污水违规排放，神华表示也已投入大量资金改造升级污水处置设施，降低单位产品耗水量以及净化水回用率、做到了“近零排放”。
