中国石油大学（北京）刘琦教授团队近期发表了关于原位矿化封存技术（也称玄武岩矿化封存，一种新兴的CCUS技术）的综述文章，介绍了原位矿化封存的机理，讨论了影响原位矿化反应动力学的主要因素，综述了现阶段原位矿化封存技术的发展现状，并基于当前研究对其前景进行展望。相关成果以“Review on in-situ CO2 mineralization sequestration: mechanistic understanding and research frontiers”为题发表在IJCST(International Journal of Coal Science & Technology，https://doi.org/10.1007/s40789-025-00755-8或点击文末“阅读原文”)。
封面基于本篇论文的学术思想，以CCUS技术的核心环节为主场景，融合朝阳与地质剖面两大核心意象：初升旭日象征技术革新活力，层状岩体代表矿物封存的永久屏障。两个气泡分别代表了原位矿化封存技术的反应机理以及地球化学反应和流体流动之间的孔隙尺度反馈，揭示"化学反应-地质封存"的动态耦合过程。通过这一视觉表现，突出了原位矿化封存技术快速动力学特征与地质封存安全性的核心优势，昭示其未来在碳中和战略中的重要支撑作用。
CO2地质封存通常是将CO2注入沉积盆地下的地质体/构造中（如深部咸水层、枯竭油气藏、不可开采煤层等），以实现永久固碳。然而，沉积地层矿物成分复杂，与CO2反应速度较慢，且缺少形成稳定碳酸盐矿物的二价金属阳离子，使得矿化封存机制受到制约，较难形成永久有效的封存过程。在此情景下，CO2原位矿化封存技术是地质封存的有效替代选择。原位矿化封存技术基于快速CO2矿化机制，以镁铁质岩石和超镁铁质岩石（玄武岩、橄榄岩等）地层为碳封存位点，利用CO2与富含Ca、Mg元素矿物的矿化反应，转变为稳定的碳酸盐，从而达到永久且高效封存CO2的目的。
本文系统探讨了CO2原位矿化封存技术的地球化学原理、反应动力学机制及工程实践应用。讨论了硅酸盐矿物与CO2的地球化学反应路径，揭示了孔隙尺度下矿物溶解-沉淀与流体运移的耦合作用机制，并评估了不同地质构造的封存潜力。通过多尺度动力学分析，阐明了矿物反应速率受环境因素（如pH、温度、矿物成分）及纳米级水膜传质过程的调控规律，并关注次生矿物钝化效应对反应进程的影响。通过典型工程案例分析，对比了冰岛CarbFix项目、美国Wallula项目、日本Nagaoka等项目技术参数，总结了当前技术发展的优势与瓶颈，为构建安全高效的CO2地质封存技术体系提供理论支撑。
Schematic view of CO2 in-situ mineralization
Molecular-scale mechanisms of CO2 mineralization in nanoscale interfacial water films
（1）重点关注不同因素对矿化效果的影响，明确次生矿物多样性形成机理，并揭示不同尺度矿物溶蚀与再沉淀的化学动力学过程，以进一步提高矿化反应速率和效率。
（2）在考虑CO2可注入性的基础上，建立完善且可靠的目标储层筛选和CO2封存潜力评价体系。
（3）针对不同类型的目标储层，进行CO2注入方案的详细设计以及技术经济和泄漏风险评估，以寻求最适合的实施方案。
（4）将直接空气捕集（DAC）技术与原位矿化技术相结合，有望进一步扩大项目规模，实现真正的“负排放”。
刘琦，博士/博士后、副教授、博士生导师、校青年拔尖人才，现为中国石油大学（北京）国有资产管理处副处长、实验室安全管理办公室主任，提高采收率研究所所长，温室气体封存与石油开采利用北京市重点实验室副主任，CCUS产业技术创新战略联盟青年工作委员会委员兼二氧化碳驱油与封存工作组组长，中国环境科学学会碳达峰碳中和专委会委员。长期从事二氧化碳捕集利用与封存领域研究，主持及参与国家自然科学基金3项、省部级项目5项、国家科技重大专项/国家重点研发计划（子课题）3项、国际合作项目1项。近年来发表高水平论文70多篇，中科院SCI二区以上论文30余篇，授权国家发明专利5件，获省部级科研奖励二等奖2项。作为中国正式代表，参与国际标准委ISO/TC265 CCS国际标准的制定；参与编写科技部《2019版CCUS技术发展路线图》、《2021版中国碳捕集利用与封存技术评估报告》、《2024版CCUS技术发展路线图》、生态环境部《2021年CCUS年度报告》、《2023年CCUS年度报告》及中国工程院《中国油气行业CCUS产业化发展战略研究》等多项国家级重要CCUS技术报告。
叶航，博士研究生，中国石油大学（北京）化学工程与技术专业，研究方向为二氧化碳地质利用与封存（CCUS）。重点研究CO2地质封存中的溶解和矿化反应动力学过程、CO2溶解反应动力学与相间传质的作用关系及不同尺度下的矿化反应动力学机理。参与国家自然科学基金1项、国家科技重大专项/国家重点研发计划（子课题）2项、校级项目多项，在International Journal of Coal Science & Technology、Fuel、Geoenergy Science and Engineering、化工进展等国内外知名学术期刊上发表多篇相关论文，曾获研究生国家奖学金以及校级三好学生、优秀研究生、优秀学生干部等荣誉称号。
引用格式：Ye, H., Liu, Q., Bao, Q. et al. Review on in-situ CO2 mineralization sequestration: mechanistic understanding and research frontiers. Int J Coal Sci Technol 12, 15 (2025). https://doi.org/10.1007/s40789-025-00755-8
煤科总院出版传媒集团成立于2015年，拥有科技期刊21种。其中，SCI收录1种，Ei收录5种、CSCD收录6种、Scopus收录7种、中文核心期刊9种、中国科技核心期刊11种、中国科技期刊卓越行动计划入选期刊4种，是煤炭行业最重要的科技窗口与学术交流阵地，也是行业最大最权威的期刊集群。
International Journal of Coal Science & Technology (IJCST) 创刊于2014年，由中国科协主管，中国煤炭学会主办，煤炭科学研究总院有限公司承办，采取钻石开放获取出版模式（即作者、读者均不需支付文章处理费APC），发表地质、采矿、化工、能源、环境等领域的原创性研究成果和高质量综述，为全球从事相关领域的学者提供国际交流平台。目前，IJCST已被SCIE、Ei、Scopus、CSCD、CAS、GeoBase等国内外重要数据库和检索系统收录，2019年、2024年连续入选“中国科技期刊卓越行动计划”，2023年JCR Impact Factor=6.9，进入学科Q1区。
编辑整理：李艾稣
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