论文标题：Risks and Challenges in CO2 Capture, Use, Transportation, and Storage

论文链接：https://www.mdpi.com/2071-1050/17/17/7871

期刊名：Sustainability

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/sustainability

一、引言

实现温室气体净零排放需要广泛部署碳捕集、利用与封存（Carbon Capture, Use and Storage (CCUS)）项目，但是目前该领域依然面临严峻挑战。来自于美国德克萨斯农工大学的 D. Nathan Meehan教授在Sustainability期刊发表了文章。该研究对当前处于规划、建设和开发等不同阶段的项目进行了分析，梳理了可能阻碍或延缓CCUS广泛应用的主要障碍，重点围绕技术、经济、社会与监管这四个维度展开，识别出若干关键制约因素。该研究面向工程师、地质科学专家、行业决策者、气候能源规划政府机构，以及可持续发展、基础设施建设和气候行动相关的利益方，为在全球范围内战略部署CCUS项目提供决策依据。

图1 碳捕集技术发展路径（来源：全球碳捕集与封存研究院 [1]）

二、研究过程与结果

该研究综述涵盖当代CCUS项目面临的技术、经济、监管、环境及社会挑战。该研究综述的独特性主要体现在三个方面：首先，该研究整合了大量实际项目数据与成果（包括启动经验、成本轨迹与挫折案例），超越单纯的技术/经济模型综述，构建了实践/应用导向的研究框架；其次，该研究关注了既往研究未充分重视的方向：跨领域监管风险、社区参与对项目可行性的影响，以及成功和撤回的CCUS项目的经验教训等；最后，该研究综合了学术研究、行业技术报告、政府文件与最新政策动态，采用多源证据的交叉验证方法，精准捕捉了CCUS部署的快速演进态势。

该研究综述将大规模部署CCUS项目将面临的风险与挑战归纳为以下几个方面：

技术层面：（1）碳捕集效率低：成熟的胺吸收技术效率低，而有前景的新技术（金属有机框架(MOFs)吸附、低温分离法、学循环、膜分离等）多数处于研发/验证阶段。（2）能源需求大：碳捕集和压缩消耗大量能源，而现有的CCUS项目大多数暂未使用可再生电力资源。（3）运输基础设施要求高：管道运输是迄今最具成本效益和最安全的技术。然而，高压泵送CO?管道需要先进的工程和监控系统（比如防腐技术），避免潜在的泄露、溢出或管道破裂的风险。同时，管道建设或面临公众接受度与监管审批的双重阻力。（4）捕捉碳封存完整性风险大：咸水层是大多数封存项目的目标，但是咸水层的表征不够充分，容易造成因对其地质改造认知不足引起的储层压力上升。

经济与财务层面：（1）高成本投入：CCUS项目通常涉及高昂的前期资本成本，困扰着大多数项目。（2）收益不确定性：不确定的收入（涉及到碳定价机制或激励措施等）会阻碍CCUS项目的投资并影响其经济可行性。（3）长期运营成本：CCUS项目管理需要维护、监测和场地修复等数十年的运营成本，可能影响CCUS项目在其生命周期内的经济可行性。

其它层面：（1）监管与政策风险：不断变化的监管框架和环境政策会带来不确定性，影响投资者信心，且不完善的支持性政策也会阻碍CCUS技术的商业部署。（2）环境与安全风险：CO2封存可能带来地质风险，比如诱发地震，同时CCUS项目也可能对陆地和水生生态系统带来影响，包括生物多样性、水质和土地利用。（3）公众认知与社会风险：CCUS项目需要当地社会和利益相关者的参与，因此需要争取公众认知对CCUS技术的社会认可，而CCUS项目涉及的就业机会也关乎社会公平的议题。

图2 2010年以来商业设施管道的捕集规模年度统计（单位：百万吨/年）（来源：全球碳捕集与封存研究院 [2]）

三、研究总结

要实现CCUS技术的十亿吨级全球规模化应用，仍需攻克严峻障碍。相比于技术屏障，更严峻的挑战在于CCUS的经济可行性，因为CCUS的实际应用需要政府提供持续、大规模且无明确期限的补贴、税收激励或碳定价机制予以支持。与此同时，该研究提出在克服各项风险/解决各项障碍的前提下，CCUS项目应该在以下关键领域开展针对性部署：水泥、钢铁、化工等（难以减排、实现深度脱碳的替代方案十分有限）；航空、航运（直接空气捕集与地质封存结合的技术能够抵消残余排放和实现负排放）；低碳制氢和发电脱碳（为清洁能源转型提供必要路径）。这样的战略部署既能应对特定排放挑战，又能推动全球气候目标取得实质进展。

[1] Global CCS Institute. Five Northern European Countries Strengthen Cooperation on Cross-Border CO2 Transport and Storage. Available online: https://www.globalccsinstitute.com/news-media/latest-news/five-northern-european-countries-strengthen-cooperation-on-cross-border-co2-transport-and-storage/ (accessed on 14 July 2025).

[2] Global CCS Institute. Global Status of CCS 2024: CCS Accelerates Amidst Growing Climate Ambition; Technical Report; Global CCS Institute: Melbourne, Australia, 2024.

期刊介绍

主编：Prof. Dr. Steve W. Lyon, Ohio State University, USA

创刊于2009年，作为一个跨学科的国际开放获取期刊，涵盖技术、环境、文化、经济和人类社会的可持续发展研究。期刊聚焦自然科学、工程学、经济学、社会科学与人文领域研究，推动跨学科协同探索，共同助力人类可持续发展及联合国 2030 可持续发展议程。 期刊已被 Scopus、SCIE、SSCI (Web of Science) 等多个权威数据库收录，5-Year Impact Factor 为 3.6。

2025 Impact Factor: 4.1

2025 CiteScore: 8.9

Time to First Decision: 17.9 Days

Acceptance to Publication: 3.6 Days