碳捕集与封存——简称CCS—— 是一个相对较新的发展方向，它是指从炼油、钢铁、水泥和火力发电等行业的工艺废物流中，回收并储存二氧化碳（常见的温室气体）。捕获到的二氧化碳被封闭保存在地下岩石层中，或是用于一些工业用途，比如软饮料行业等。如果希望实施大规模的碳捕集与封存，投资建设长输管道是不可或缺的前提。
作者：KCI编辑团队
打造一套切合实际的碳捕集与封存基础设施，需要克服多种挑战。其中之一就是输送网络的建设，这是因为涉及的二氧化碳体量庞大，而且工业区和存放地点之间距离遥远。以挪威卑尔根（Bergen）的北极光项目为例，其于今年8月接收了首批来自Brevid某水泥厂的二氧化碳——海路运输距离长达700公里/430英里。为了方便液化二氧化碳运输船卸货，北极光项目专门为接收站配置了码头。以接收站为起点，二氧化碳随后通过管道被泵送到100公里/60英里外，注入北海海床下的Aurora储层中。
在世界各地，管道都被视为合乎逻辑的选项。事实上，美国拥有长达8500公里/5300英里的二氧化碳专用输送管网，而且已经存在了数十年。值得注意的是，这些管网最初是为了配合墨西哥湾地区加大石油开采力度而建的。现在如果想新建二氧化碳输送管道，必须解决一系列障碍，包括法律法规的约束、选址、投资回报的不确定性，以及居民和土地所有者的反对。
举例而言，美国能源企业Summit Carbon Solutions打算建造一套4000公里/2500英里的带支线管网，用于将来自中西部地区近60家乙烯厂的二氧化碳，输送到北达科他州的一处地下封存设施。后续可以制成“绿色”航空燃料，出售给加利福尼亚州等低碳型市场。然而据Carbon Herald信息平台称，这个预计投资90亿美元的项目在过去几年中遭遇了来自土地所有者、环境保护组织和立法机构的重重阻力¹。
管道材料
咨询公司Fenstermaker在2023年的一篇博客²贴文中称，涉及碳捕集的管道材料，必须能够应对二氧化碳的各种特性，例如当它和水结合会具有腐蚀性。捕集到的二氧化碳被压缩成高密度、接近液体的状态，即所谓的超临界二氧化碳。如此可以缩小体积，方便通过管道系统输送。管道系统一般采用高强度钢材制造，并通过保护性涂层预防腐蚀。管道的直径和各部位的厚度，都需根据预期中二氧化碳的流速和压力慎重计算。
Fenstermaker公司补充说，为了防范泄漏、确保管网的整体完好性，需要配置管道监测和安全系统。一旦泄漏，需立即采取措施保护人员和环境免受伤害。
Skylark：聚焦管道运行的行业联合项目平台（JIP，Joint industry project）
有许多企业也在努力开发适用于碳捕集的管道。挪威船级社（DNV）近期在新闻发布稿中提到了Skylark平台³的最新进展。Skylark是一个行业联合项目平台，宗旨是深化对二氧化碳管道设施技术的理解，确保全球相关监管机构和运营商获得最优质的信息，帮助他们作出决策。Skylark项目的参与方据说包括英国健康与安全执行局科学部（HSE SD），阿肯色大学，英国Ricardo科技咨询公司的国家化学应急中心，英国国家大气科学中心（NCAS），以及能源安全与净零排放部（DESNZ）。
挪威船级社的这篇新闻稿还提到了另一篇报告：《挪威船级社能源转型展望2024》。文中预测二氧化碳输送管道有必要从现在的9500公里，增长到2050年的20万公里，以便配合工业脱碳行动。Skylark平台将通过先进的建模、真实场景实验和应急响应分析，帮助用户加深对安全方面的理解和认知，促进管网的大规模扩建。
安全问题的焦点是在管道发生事故时，二氧化碳可能会有的具体表现，包括在不同地形地貌和气候条件下的扩散模式。挪威船级社将在其Spadeadam研究试验中心做一系列大规模试验，以便研究二氧化碳扩散的情况。此外也将在真实场景中，让最初响应者按照应急响应规范进行测试。这些深入的分析和试验，可以帮助运营商制定更加有效的安全措施，让监管机构制定更加经得起考验的监管框架。
政治和项目
作为一个行业，碳捕集和封存也会受到政治决策的影响。国际法律服务机构Taylor Wessing今年7月在线发布了一篇文章，它介绍了德国在这方面的最新情况⁴。文章标题是《商业化碳捕集与封存和碳捕集与使用的新法律框架》（New Legal Framework for the Commercial Use of Carbon Capture and Storage （CCS）and Carbon Capture and Utilisation（CCU））。文章反映了德国政府出台《碳捕集与封存法案》（Carbon Capture Storage Act）修正案所产生的影响。
也是在今年7月，挪威国家石油公司（Equinor）、天然气基础设施公司Fluxys和德国天然气长输管网公司OGE⁵宣布，将共同开发一条从德国经比利时到挪威的二氧化碳输送设施。在比利时弗拉芒区部长兼主席Matthias Diependaele，以及德国北莱茵-威斯特法伦州部长兼主席Hendrik Wüst的见证下，Fluxys首席执行官兼董事总经理Pascal De Buck代表子公司FluxysC-grid，与挪威国家石油公司以及OGE签署了谅解备忘录。该备忘录标志着这条跨国二氧化碳输送设施，离落成又迈进了实质性的一步。一旦投运，德国工业地区排放的二氧化碳就能经由比利时，输送到北海挪威海域的海底永久储存设施。不仅如此，该项目还体现出世界各国都期待能共同打造一个无缝衔接的，开放的二氧化碳价值链。
技术-经济评估
如果希望获得关于碳捕捉的更多详细信息，可以看一下最近发表的科学报告《捕集环氧乙烷厂排放的碳用于可持续型尿素生产：技术-经济评估》（Carbon capture and utilisation from an ethylene oxide plant for sustainable urea production: techno-economic assessment）⁶。最有意思的部分应该是关于管道优化方案的评论。值得一提的是，这是一条相对而言比较短的运输管道（2.5公里/1.5英里），连接着一座环氧乙烷厂和一座尿素厂。有多种方案和策略可供选择，例如对二氧化碳进行脱水，以便防止管道腐蚀。
作者指出：“考虑到管道中的二氧化碳含有水蒸气（~2%），再加上伊朗阿萨鲁耶市的夏季气温会超过45℃，冬季仅7℃，可能会发生冷凝现象并产生水分。因此可以考虑选择不锈钢管道。重要的是，环氧乙烷厂的换热器和分离器必须用耐腐蚀材料制造，因为在高压下可能会形成强酸液体。因此可以推测换热器和分离器都会用不锈钢制造。”
基本投资成本也是必须考虑的因素。相比其它措施，缩小管道直径更能降低初期建设成本。文章指出，缩小管径意味着需要提升气体流速，而且管道系统会有压降。由于压缩机需要额外的能量，这样做就会导致运行成本上升。做设计都是这样，找到最佳平衡点很关键。
参考资料
- https://carbonherald.com/summitcarbonsolutionsappoints-new-ceo-signalsfreshchapter-forpipeline-project
- https://blog.fenstermaker.com/what-isacarboncapture-pipeline-and-how-doesitwork/
- https://www.dnv.com/news/2025/dnvadvancesskylark-to-enable-safescalingof-co2-pipelines-forcarbon-captureandstorage/
- https://www.taylorwessing.com/en/insights-andevents/ insights/2025/07/neuerrechtsrahmen-fuerkommerziellenutzungvon-ccs-und-ccu
- https://www.fluxys.com/en/news/fluxysgroup/2025/fluxys-equinor-oge-todevelop-cross-border-co2-infrastructure
- ttps://www.nature.com/articles/s41598-025-07235-8#Sec16