2025年1月15日，碳捕集利用与封存国际创新研究院芮振华教授团队联合休斯顿大学在Energy期刊发表题为《Challenges in the Large-Scale Deployment of CCUS》的研究论文，系统揭示了碳捕集、利用与封存（CCUS）技术规模化应用面临的四大核心挑战：地质建模精度不足、运输网络与杂质管理缺陷、安全监测技术瓶颈及政策框架缺失。研究指出，若不突破这些瓶颈，全球CCUS年封存量将难以达到2050年净零目标所需的5000万吨

背景与意义

CCUS是实现碳中和目标的核心技术之一，当前全球仅45个商业项目运行，2030年预计封存能力（6.15亿吨/年）较净零需求缺口达385亿吨。该研究首次从全链条视角整合地质工程、流体力学、政策经济学多维数据，揭示了制约技术落地的深层次矛盾，为系统性解决方案提供理论支撑。

关键挑战与技术创新

地质建模精度不足制约项目可行性。深层非均质岩层（如墨西哥湾Wilcox盐层）导致传统三维模型容量评估误差超30%。团队提出融合机器学习与高分辨率地震成像的创新方案，通过整合岩心样本数据建立动态多物理场模型，将裂缝网络预测精度提升至85%。

运输环节面临腐蚀与成本双重压力。CO₂流中杂质（如H₂S、O₂）引发管道腐蚀及压力骤升，北美案例显示运维成本增加40%。超临界CO₂相态对地形变化高度敏感，需优化增压站布局。研究建议开发耐腐蚀复合涂层材料，结合相态控制算法降低长距离运输能耗15%。

安全监测技术存在深度局限。现行4D地震监测在3公里以深分辨率显著下降，难以识别小断层结构。注压过高可诱发地震（如美国俄克拉荷马州5.6级地震案例）。团队构建多技术融合预警系统，整合卫星雷达（InSAR）、被动地震网络与Dieterich地震预测模型，实现注入压力动态调控，泄漏检出率达99%。

政策机制缺失阻碍资本投入。碳价低于50美元/吨时项目无经济可行性，跨国运输标准缺位加剧投资风险。研究呼吁建立碳税-补贴联动机制，简化审批流程，重点吸引私营资本投入偏远地区基础设施。

该研究获中国国家重点研发计划支持，其技术路径已应用于陕西延长石油CCUS项目，使封存成本降低22%。团队强调需构建"地质-工程-政策"跨学科平台，加速技术从实验室向工业级部署转化。

原文链接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095809924007203?via%3Dihub