随着全球气候变化的加剧,减少大气中二氧化碳(CO2)浓度已成为国际社会的紧迫任务。地质碳储存作为一种将二氧化碳长时间封存在地下深层沉积盆地的技术,被视为实现碳减排和碳负排放的重要手段。尽管地质碳储存技术被普遍认为具备巨大潜力,但其实际可用储存容量却并非无限。科学界最新研究通过空间精确分析和风险评估,首次提出了一个审慎的全球地质碳储存限度,对于未来气候治理战略具有重要参考价值。 地质碳储存的核心理念是将捕获的二氧化碳注入适宜的地下沉积岩中,利用地层自身的封闭性和地质结构,防止碳气体泄露回流大气,从而实现持久的碳减排效果。这一技术不仅能显著降低化石燃料燃烧及工业排放的二氧化碳,还能支持多种碳捕集应用方案,包括电力、钢铁、水泥等高排放行业。
此外,通过结合生物质能的碳捕集储存,甚至有望实现负排放,推动全球气温回落。 然而,尽管沉积盆地的理论储存容量常被估算为上万亿吨二氧化碳,最新评估显示真正具备安全存储条件的容量远低于这一数字。研究团队通过系统排除环境敏感区域、地质不稳定区、多震活跃带、人类聚居区及政治敏感区,结合沉积层深度和海洋深度等限制,提出了一个审慎的全球地质碳储存容量大约为1460亿吨二氧化碳的上限。该数值考虑了长期储存稳定性、泄漏风险、公众健康及生态影响,显著低于现有技术潜力的估算,凸显了地质碳储存作为一种有限资源的现实。 这种容量限制的提出,提醒政策制定者和能源规划者必须重新审视碳捕集与封存(CCS)在能源低碳转型中的定位。大规模依赖地质储存的情景虽然在当前很多气候模型和减排路径中占有核心地位,但实际上,如果不采取立即且大幅度的减排措施,地质储存的限度将在22世纪初之前被突破。
这不仅影响全球净零排放时间表,还限制了全球温度通过晚期负排放回落的最大空间。据推算,完全利用审慎储存潜力所能带来的全球温度下降至多约0.7摄氏度,如此有限的降温效果凸显了多元减排手段的重要性。 地质储存潜力的地域分布极为不均,拥有大量资源的国家往往为传统的化石能源生产大国,如俄罗斯、美国、中国、巴西和澳大利亚等。这些国家在能源结构调整和碳管理策略制定中拥有天然优势。然而,一些发展中国家碳储存资源丰富但排放责任较低,其政策动机和国际合作需求显著不同。基于"共同但有区别的责任"原则,国际社会需要建立公正的资助和碳转移机制,确保碳储存资源的公平高效利用,减少跨国碳运输带来的风险和伦理问题。
地质碳储存的实施过程中,也面临着技术、经济和社会多重挑战。注入过程须严格控制储层压力和平衡地质应力,避免诱发地震活动和密封层破坏,防止二氧化碳泄漏。同时,储层附近的人口密集区需设立安全缓冲区,最大限度减少泄露事故对饮用水和公众健康的潜在威胁。公共认知和政治支持的不足,尤其是在欧洲部分国家的政策限制,依然是促使碳捕集项目大规模实施的主要瓶颈。 除了沉积盆地存储,地质碳封存领域的新兴方向如玄武岩矿化技术展现出良好前景。通过将二氧化碳注入富含矿物的玄武岩层,加速碳的矿化过程,实现永久固化,但该技术尚处于实验和初级应用阶段,规模和成本问题仍需解决,未来是否能大规模替代传统储存方式尚不明确。
气候减排策略的未来发展需充分认识到地质碳储存作为有限资源的现实。各国应在其国家能源与气候规划中明确碳储存的用途和规模,合理权衡碳捕集用于工业减排或大气负排放的优先级。审慎管理这一资源,确保其以最优化、可持续的方式服务于全球气温目标,避免因过度期望而导致的政策失误和投资浪费。 国际法律与治理体系同样面临巨大压力。海洋经济专属区内的碳储存权利管理、跨境沉积盆地的合作,及碳储存技术引发的环保责任划分,都需要权威、具约束力的国际规则加以规范。目前的伦敦公约及其议定书对海底存储已有相应规定,但多边合作机制仍未成熟。
未来国际社会需加强协调,化解政策不一致带来的风险,实现地质碳储存的跨国监管和风险分担。 从长期视角看,地质碳储存不仅是技术挑战,亦是伦理与公平问题。碳储存的跨代利用涉及代际正义,政策决策者必须权衡当代发展的便捷与未来世代的环境安全之间的关系。经济实力强、历史排放高的国家应承担更多责任,合理利用其储存资源同时支持全球碳移除。而发展中国家则可通过国际机制共享收益,参与全球碳管理体系,避免能源转型的不公平负担。 综上,明确地质碳储存的审慎全球极限,为全球气候行动提供了科学基础和政策指引。
未来路径应聚焦于尽早实施大幅减碳措施,提升其他碳捕集与碳汇技术的协同作用,完善治理框架,确保地质碳储存的安全、有效和公正利用。唯有如此,全球才能在保障生态安全与人类福祉的前提下,实现联合国巴黎协定设定的温控目标,推动可持续发展迈向新阶段。 。
