应对温室气体排放和全球气候变暖的挑战,地质碳储存技术被视为关键解决方案之一。通过将二氧化碳安全地注入地下沉积盆地,避免其进入大气,从而减缓气候变化进程。然而,尽管技术潜力巨大,地质碳储存的实际容量存在诸多限制和风险。近期发表的研究明确提出了一个"审慎的全球极限",即在考量多重风险和环境因素后,可持续利用的地质碳储存总量约为1460亿吨二氧化碳。该限值较传统技术估计的数万亿吨储量大幅减少,反映出环境保护、技术安全和政策约束等多维因素对实现碳储存目标的严峻考验。地质碳储存是实现联合国《巴黎协定》目标的核心策略之一,尤其是在兽零碳排放及实现负排放路径方面发挥不可替代的作用。
从减排温室气体排放的视角出发,碳捕集与储存技术(CCS)不仅能够降低化石燃料燃烧和工业生产过程中的碳排放,还可以结合碳捕集技术实现从大气中移除二氧化碳。尽管全球当前运行的CCS设施碳捕集能力有限,且多以增强油气采收为主,真正实现规模化减排和长期封存仍需切实扩大技术应用和基础设施建设。现有科学文献多给出储量技术潜力估计值,从万亿吨到数十万亿吨不等,但实际安全可利用量须综合考虑地质结构稳定性、封闭性、地震活动、环境保护区和人类居住区等风险因素。尤其是在活跃地震区和人口密集地区存在较大潜在泄漏风险,可能导致二氧化碳再释放到大气中,丧失减缓气候变化的功能,甚至对地质环境与居民健康造成负面影响。因此,对储存区域的精确地理空间分析和多层次风险排除尤为重要。最新空间显式分析采用全球沉积盆地地图,结合水深限制、封闭储层深度要求、地震风险区和环境保护区等详细排除,得出全球珊瑚海餐饮的可持续存储容量显著减少。
保护区和极地环境,因其生态敏感性和开发难度,也被充分纳入排除范围。此外,人类活动密集区周边设立缓冲带以确保安全,减少潜在的泄漏风险。政策和法律框架同样制约地质碳储存的发展。当前部分国家对CCS实施限制或禁令,反映出公众对技术安全性及其对能源转型影响的忧虑。海洋专属经济区内的跨境储存争议和国际条约的不足,也为大规模储存部署带来政策不确定性。务实的设计储存量上限,避免盲目乐观估计,有助于制定符合国际法规的储存计划,保障跨国合作的顺利推进。
从全球层面看,不同国家的地质碳储存潜力与历史排放责任和经济能力存在明显差异。传统石油和天然气资源丰富、拥有成熟地下工程经验的国家,如俄罗斯、美国、中国、巴西和澳大利亚,在总体储存潜力排名中具备优势,且相对容易开发利用。相对而言,部分高历史排放但储存潜力有限的发达国家面临资源局限,这促使跨国碳排放权交易和碳捕集转运机制的讨论愈发迫切。与此同时,储存潜力丰富但排放历史较少的发展中国家在未来碳储存产业链中的定位值得关注,公平分配和合作机制的建立将确保全球气候行动的正义性与有效性。未来碳储存需求受到气候政策强度和技术路径选择的强烈影响。各类情景模拟显示,越严格的减排路径,越依赖于快速扩大碳捕集与地质封存能力。
然而,超越合理储存极限的储存规模不仅增加技术失败风险,也使得全球温度控制目标难以实现。维持当前储存速率,预计将在两百年内耗尽合理储存能力,反映出必须加快减排努力并优化碳捕集战略。为确保地质碳储存发挥最大减排效益,政策制定者和产业界需要综合考虑地质安全、环境保护、社会接受度、经济可行性和跨国法规协调等多方面因素。未来储存规划应透明公开,明确储存用途分配,优先保障大气碳移除以实现净负排放目标,避免将有限的地质储存资源过度用于依赖化石燃料的减排。多样化碳管理策略,包括自然基碳汇的保护与增强、建筑材料的碳储存等,也有助于减少对地质储存的单一依赖。当前,对新兴矿化碳储存技术的研究,尤其是火山岩基质中的碳矿化,展现出潜在的储存扩展空间,但仍需克服规模化和成本等挑战。
总之,地质碳储存非无限制的无穷资源,需在全球气候治理框架下作为有限公共资源进行科学管理。在确保环境安全和社会公正的前提下,合理利用其储存潜力,是实现持续气候稳定和人类福祉的重要保障。各国需在《巴黎协定》和国际法的指导下,制定与其国情相符的碳储存策略,强化跨境合作,促进技术创新与公共信任,共同推动全球减排进程向前。未来气候政策和科研关注的重点,应聚焦于深化储存风险评估、完善监测技术、推动政策配套创新以及构建公正有效的国际合作机制,以确保地质碳储存技术安全高效地服务于应对气候变化的全球目标。 。
