随着全球气候变化问题日益紧迫,减少大气中的二氧化碳(CO2)浓度成为实现巴黎协定目标的核心任务。地质碳储存(Geologic Carbon Storage,简称GCS)因其能将捕获的二氧化碳长期封存于地下沉积盆地,被视为缓解化石燃料排放及实现碳负排放的重要技术路径。然而,最新的科学研究表明,尽管地质碳储存技术潜力巨大,但其实际可用容量存在显著限制,必须设定审慎且科学的全球储存限额,避免盲目依赖并引发环境或社会风险。 现有的地质碳储存潜能估算曾达到万亿吨级别,但这种技术上的理论储量未考虑多种现实风险和可持续利用的复杂因素。研究团队通过空间精确的风险评估方法,结合沉积盆地的地质稳定性、储层质量以及周边环境和人类健康风险等多重排除条件,得出全球审慎储存限额约为1460亿吨二氧化碳。在进行这一分析时,研究充分考虑了地震活动高发区、人口密集区、保护区和国际边界争议区等敏感区域的排除,以及注入深度与海洋水深的合理限制。
此限额显著低于传统估计的储存潜力,提醒政策制定者与业界对地质碳储存的应用保持谨慎态度。 地质碳储存所面临的风险主要包括储层渗漏、井口失效及诱发地震等。二氧化碳注入会增加地下压力,可能导致断层重新激活或封闭层破裂,进而引发碳泄漏或地震危害。此外,储区附近若存在地下水资源,一旦二氧化碳泄漏,可导致水质酸化和有毒物质释放,对人类健康造成威胁。为此,研究强调距离人口聚集区设置安全缓冲区的重要性,同时考虑公众对碳储存项目的接受度与环保忧虑。 国际层面,地质碳储存涉及跨国海洋专属经济区及共同盆地的法律和治理挑战仍未完全解决。
部分国家现行政策限制或禁止碳储存在本国陆地,大洋区域的储存开发更面临复杂制度壁垒,需加强国际合作和法规协调。研究呼吁建立明确的跨境碳储存管理框架,促进技术共享与风险共担。 在应对气候变化的情景模拟中,碳捕捉与存储技术(CCS)经常被设定为实现净零和净负排放目标的重要手段。研究分析表明,全球多种减排路径将在21世纪中叶至末期对地质碳储存的需求激增,但如果持续以当前速度使用,将在二百多年内耗尽审慎限额,限制了未来继续降低全球温度的能力。因此,单纯依赖增量式扩展碳储存规模不可行,必须结合大幅度的源头减排与多元碳汇技术,合理规划储存资源。针对储存资源有限性,研究强调储存空间应被视为有限的代际共享财富,要求各国在制定能源转型、减排战略时明确优先级,例如平衡直接排放减少与利用储存实现的碳负排放。
国家间储存潜力分布不均,一些历史上碳排放大国同时拥有丰富的沉积盆地资源,如美国、俄罗斯、中国和巴西,具备较高的开发潜力,而部分新兴经济体储存条件有限。此差异引发关于公平性与转移支付的讨论。传统的"污染者付费"原则与"共同但有区别的责任"原则均为实现跨境碳储分配及资金流动提供法理支撑,促使具资源优势国支持碳封存产业发展,同时帮助排放大国实现减排承诺。 未来,碳储存技术还可能结合矿化固存等创新路径,拓展储存形式与空间。基于玄武岩等矿物结合二氧化碳矿化成碳酸盐的技术已在少数试点中取得进展,但规模化应用仍面临技术和经济挑战。研究同时指出,规模化碳储存不仅有地质空间限制,更需克服治理、公共接受、经济激励和监测等多方面障碍。
有效管控地质碳储存资源,促使其发挥应有的气候缓解效果,要求政策高度透明,储存目标须合理纳入国家自定贡献(NDCs)和长期低排放发展战略中。强化对风险的管理与沟通,确保公众健康和生态系统保护,提升项目可接受性,会成为大规模部署的关键。国家间应加强合作与数据共享,推动跨境碳储存协同治理。 同时,研究警示,由于全球碳储存容量有限,且需长期安全封存,过度依赖碳捕捉与存储技术有可能掩盖了根本性的减排需求,导致延迟能源结构转型与可再生能源推广,终将加剧气候风险。综合气候模型显示,只有当严格控制近期排放、结合多重碳汇路径,碳储存资源才能最大程度助益全球降温,避免超出审慎限额。 综上,地质碳储存作为关键的气候缓解工具,其全球容量的科学审慎界定,对未来气候治理和能源转型至关重要。
只有将储存视为有限而宝贵的地球资源,统筹环境安全、技术可行性和公平分配,方能实现储存技术在净零与碳中和道路上的持续贡献,推动全球气温走向安全稳定轨迹。面向未来,结合创新碳捕捉技术、增强自然碳汇及绿色能源发展,构建多元且协同的减排体系,将是实现全球气候目标的必由之路。 。
