碳封存作为直接阻断二氧化碳向大气排放的关键技术，自 1977 年起步发展至今，已形成多技术路径、全产业链协同的技术体系，成为全球应对气候变暖的重要支撑手段。其核心逻辑是通过捕获、运输、存储等环节的技术组合，将人类活动产生的二氧化碳与大气实现长期甚至永久性隔离，与能源效率提升、可再生能源替代等间接减排方案形成互补。
从本质上看，碳封存并非单一技术，而是涵盖 “捕集 – 运输 – 存储” 全流程的技术集群，不同环节的技术选择直接影响项目的经济性、安全性与封存效率。无论是工业排放源的集中处理，还是与油气开采等产业的协同应用，碳封存技术的落地都需要结合资源禀赋与产业需求进行定制化设计。
一、碳封存的核心技术分类与特征
根据存储介质与技术原理的差异，碳封存主要分为地质封存、海洋封存、矿物封存三大类，各类技术在安全性、经济性与应用场景上各具特点。
（一）地质封存：当前最成熟的规模化路径
地质封存是将处于超临界状态（气态与液态混合体）的二氧化碳注入地下特定地质结构中实现存储，适合的地质载体包括油田、气田、咸水层及无法开采的煤矿等。这类技术的显著优势在于封存稳定性强，若选址与设计合理，二氧化碳可实现 1000 年以上的长期封存。
在实际应用中，地质封存还能与资源开采形成协同效益：注入油田可提高石油采收率 30%～60%，注入煤矿能驱出煤层气提升采收率，这种 “封存 + 利用” 的模式大幅改善了项目经济性。而咸水层因分布广泛、封存潜力巨大，成为大规模碳封存的首选载体，但目前对其地质结构的认知仍需深化。
（二）海洋封存：潜力与风险并存的存储方式
海洋封存通过船舶或管道将二氧化碳运输至深海海底进行存储，但其环境风险始终是争议焦点。过高浓度的二氧化碳会导致海水酸化，可能引发海洋生物大量死亡，且海底存储的二氧化碳存在逃逸回大气的隐患，这些问题限制了该技术的规模化应用。
部分研究尝试通过 “海洋增肥” 等生态方式间接实现碳封存，即向海洋投放铁、氮等营养素，加速浮游植物光合作用，通过生物链转化将二氧化碳沉降存储。这种方式虽可能提升渔业产量带来商机，但对全球海洋生态系统的长期影响尚需深入评估。
（三）矿物封存：最具安全性的永久固碳方案
矿物封存利用天然矿石与二氧化碳发生碳酸化反应，生成稳定的碳酸盐固体实现固碳，具有两大核心优势：碳酸盐的热稳定性使其成为最安全永恒的封存方式，且原料储量丰富、价格低廉，具备大规模工业化潜力。例如将二氧化碳转化为碳酸镁，1990 年全球排放的二氧化碳可压缩为 10km×10km×150m 的固态物，便于存储与后续利用。
二、碳封存的全产业链构成与关键环节
完整的碳封存产业链通常包含捕集、运输、存储三大核心环节，各环节的技术水平与协同效率直接决定项目成败，其中碳捕集与运输是当前产业链的主要瓶颈。
（一）碳捕集：成本与能耗的核心制约
碳捕集是从工业过程、能源利用或大气中分离二氧化碳的过程，根据实施阶段可分为燃烧前、富氧燃烧和燃烧后捕集，技术路径包括物理吸收、化学吸收、吸附法、膜分离法等。这一环节是整个产业链中成本最高、能耗最大的部分，直接影响项目经济性。以火电行业为例，燃烧后捕集技术会使电厂发电效率降低约 10 个百分点，成本增加 30% 以上。
（二）碳运输：连接供需的关键纽带
碳运输需根据运输距离、规模等因素选择合适方式，主要包括管道、船舶和罐车（公路 / 铁路）三类。管道运输成本最低、效率最高，适合大规模、中短距离运输，但需巨额初始投资建设管网；船舶运输适合长距离、跨区域运输，灵活性强但成本较高；罐车运输则适用于小规模、点对点的应急运输，受运力限制较大。
（三）碳存储：技术落地的最终保障
碳存储环节的核心是选择合适的存储场所并确保安全性，目前主流的地质存储场所需满足稳定性、封闭性、渗透性等多重条件，包括深层咸水层、枯竭油气田、盐岩层等。挪威北海的 “长船” 项目将二氧化碳注入 2600 米深的海底地质层，通过溶解、吸附、矿化等自然过程实现永久封存，为深海存储提供了实践范本。
三、全球典型碳封存项目实践与经验
国内外已开展多项碳封存示范项目，这些项目在技术应用、商业模式与政策支持方面的探索，为行业发展提供了宝贵经验，其中挪威的项目堪称标杆。
（一）挪威 “长船” 项目：全链条商业化的突破
作为全球首个全链碳捕集与封存（CCS）项目，“长船” 项目于 2025 年全面运营，通过垃圾焚烧厂、水泥厂捕集二氧化碳，经船舶运输至北海平台，注入 2600 米深海底储层。项目第一阶段（2028 年前）年封存能力 150 万吨，第二阶段将提升至 500 万吨，总投资达 33.8 亿美元，是挪威最大的气候投资项目。
该项目的成功得益于挪威的资源禀赋与政策支持：其领海封存潜力达 700 亿吨，相当于未来 1600 年排放量；政府通过石油收入补贴、降低准入门槛等方式破解商业模式难题，并设立国有企业 Gassnova 统筹项目管理。目前项目已与丹麦、荷兰、瑞典企业签署长期合同，服务覆盖水泥、化肥等多个高排放行业。
（二）挪威 “斯莱普纳” 项目：离岸封存的早期探索
早在 1996 年，挪威就启动了全球首个离岸工业碳封存项目 “斯莱普纳”，将海上钻井平台产生的二氧化碳收集后注入 1000 米以下的含盐砂岩层。项目的直接驱动力来自挪威的碳税政策 —— 当时每吨 50 美元的碳税远高于封存成本，形成了清晰的经济激励。截至目前，该项目已稳定运行近 30 年，未发生明显泄漏事故，验证了深海地质封存的长期安全性。
（三）美国油气协同封存项目：产业融合的典型
美国在碳封存与油气开采的协同应用上积累了丰富经验，通过将二氧化碳重新注入油井，既能封存碳，又能保持地层压力提高石油产量，封存成本可通过增产收益抵消。目前美国每年通过该方式封存约 3200 万吨二氧化碳，成为油气行业减排的重要路径。
四、碳封存技术落地的核心挑战
尽管技术体系不断完善，碳封存的规模化应用仍面临成本、安全与政策三大核心挑战，这些问题直接制约其从示范项目走向产业化。
（一）经济性瓶颈：成本与收益的失衡
碳封存项目普遍存在成本高、收益低的问题，尤其是纯粹的封存项目缺乏附带经济价值，主要依赖政策激励。当前全球 CCS 项目的成本约为每吨 60-120 美元，而碳交易市场价格多低于 50 美元，难以覆盖成本。只有与驱油、驱气等利用场景结合时，才能通过资源增产收益改善经济性，但这种模式受油价、气价波动影响较大。
（二）安全性风险：长期存储的潜在隐患
安全性是碳封存的核心关切，主要包括泄漏风险与环境影响。地质封存若选址不当或监测不力，可能导致二氧化碳泄漏，引发土壤酸化、地下水污染等问题；海洋封存则可能破坏海洋生态平衡，影响生物多样性。此外，项目长达数十年甚至上百年的运营周期，也对长期监测技术与管理能力提出了极高要求。
（三）政策与权属：跨领域协调的复杂性
碳封存项目涉及空间范围广、时间跨度长，面临复杂的权属与监管问题。地下存储空间使用权、注入二氧化碳的所有权界定，管道运输中的土地占用权，以及海上项目的用海权等，都缺乏统一明确的规范。同时，跨国家、跨地区项目的标准不统一、监管机构多元，进一步增加了项目推进难度，需要专门机构进行统筹协调。
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