大規模部署CCUS技術面臨系統性挑戰，需跨學科協同攻關
2025年1月15日，碳捕集利用與封存國際創新研究院芮振華教授團隊聯合休斯頓大學在Energy期刊發表題為《Challenges in the Large-Scale Deployment of CCUS》的研究論文，系統揭示了碳捕集、利用與封存（CCUS）技術規模化應用面臨的四大核心挑戰：地質建模精度不足、運輸網絡與雜質管理缺陷、安全監測技術瓶頸及政策框架缺失。研究指出，若不突破這些瓶頸，全球CCUS年封存量將難以達到2050年凈零目標所需的5000萬噸
背景與意義
CCUS是實現碳中和目標的核心技術之一，當前全球僅45個商業項目運行，2030年預計封存能力（6.15億噸/年）較凈零需求缺口達385億噸。該研究首次從全鏈條視角整合地質工程、流體力學、政策經濟學多維數據，揭示了制約技術落地的深層次矛盾，為系統性解決方案提供理論支撐。
關鍵挑戰與技術創新
地質建模精度不足制約項目可行性。深層非均質巖層（如墨西哥灣Wilcox鹽層）導致傳統三維模型容量評估誤差超30%。團隊提出融合機器學習與高分辨率地震成像的創新方案，通過整合巖心樣本數據建立動態多物理場模型，將裂縫網絡預測精度提升至85%。
運輸環節面臨腐蝕與成本雙重壓力。CO?流中雜質（如H?S、O?）引發管道腐蝕及壓力驟升，北美案例顯示運維成本增加40%。超臨界CO?相態對地形變化高度敏感，需優化增壓站布局。研究建議開發耐腐蝕復合涂層材料，結合相態控制算法降低長距離運輸能耗15%。
安全監測技術存在深度局限。現行4D地震監測在3公里以深分辨率顯著下降，難以識別小斷層結構。注壓過高可誘發地震（如美國俄克拉荷馬州5.6級地震案例）。團隊構建多技術融合預警系統，整合衛星雷達（InSAR）、被動地震網絡與Dieterich地震預測模型，實現注入壓力動態調控，泄漏檢出率達99%。
政策機制缺失阻礙資本投入。碳價低于50美元/噸時項目無經濟可行性，跨國運輸標準缺位加劇投資風險。研究呼吁建立碳稅-補貼聯動機制，簡化審批流程，重點吸引私營資本投入偏遠地區基礎設施。
該研究獲中國國家重點研發計劃支持，其技術路徑已應用于陜西延長石油CCUS項目，使封存成本降低22%。團隊強調需構建"地質-工程-政策"跨學科平臺，加速技術從實驗室向工業級部署轉化。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095809924007203?via%3Dihub