碳捕集主要用在化石燃料电厂、钢铁厂、水泥厂、炼油厂、煤化工厂等较大量排放CO₂的工业行业。二氧化碳捕集利用封存技术是在继续利用煤、石油、天然气等化石能源的同时减少CO₂排放的有效途径，是实现温室气体减排、应对气候变化的新技术。

在人类活动排放的CO₂中，火电厂是最大的集中排放源。在美国，火电厂排放的CO₂约占总排放量的1/3；在中国，火电厂排放的CO₂约占总排放量的1/2。由于火电厂具有CO₂排放量大、集中和持续等特点，在火电厂捕集CO₂被认为是进行碳减排最重要的技术路径之一。

CCUS技术包括CO₂捕集、运输、利用、封存四个环节。从电厂捕集、运输、直到利用或封存CO₂的投资和运行费用昂贵，这成为发展CCUS最大的障碍。因此，降低投资费用和运行能耗是该技术发展需要解决的关键问题。

有物理吸收法、化学吸收法、变压吸附法、变温吸附法、膜分离和深冷法等。工程上通常将电站CO₂的捕集技术分为燃烧前脱碳、燃烧后脱碳、富氧燃烧和化学链燃烧等。

运输技术是成熟的技术。罐车运输、船舶运输和管道运输都已经得到商业化应用。对于大规模、长距离的CO₂运输，管道运输是一种经济合理的方法。

主要有生产化工产品、工业利用、提高石油采收率、强化煤层气开采等，提高石油采收率和强化煤层气开采是大规模利用CO₂的有效途径。

以气态、液态和固态等各种形式存在的CO₂在工业和国民经济各部门中具有广泛的用途：①利用CO₂的物理性能，用于制造碳酸饮料、烟丝膨化处理、金属保护焊接、灭火、制冷、干冰清洗等，属于物理利用。②利用CO₂分子的化学特性，生产含碳化学产品，如合成无机及有机精细化学产品、高分子材料等，同时实现CO₂的固化和资源化利用，属于化学利用。③CO₂封存与提高油田采收率（EOR）或提高煤层气采收率（ECBM）相结合，能够产生来自石油或煤层气开采的额外收益，是实现CO₂减排社会和经济效益的重要途径之一。

①CO₂-EOR技术。通过向油藏注入CO₂来提高油田采收率的技术。其原理是把超临界状态的CO₂直接注入已开采过的储油层中，在高压条件下，CO₂推动原油向生产井流动，从而提高石油的采出率。注入油井的部分CO₂溶解于未能被开采的原油中或储存于地层孔隙中，可以降低原油的黏度；部分CO₂随原油、水和天然气从生产井排出，通过分离和压缩，由注气井循环注入储油层。

CO₂-EOR技术既可提高原油开采量，又可减少CO₂向大气的排放量。每增产1吨原油，CO₂的消耗量高达2.2～6.7吨。据估计，全世界80%以上的油田都适合注入CO₂增产原油，所需CO₂的估计量是63×10⁹吨。据测算，中国低渗油藏中约有32亿吨适合使用CO₂-EOR技术，占全部低渗油藏的50.6%。

②CO₂-ECBM技术。通过注入CO₂提高煤层气采收率的技术。其原理是将CO₂注入暂不能够商业开采的深层煤层中，置换出以CH₄为主要成分的煤层气，被视为一种有广阔商业前景的新兴技术。煤层气的发热值达33496千焦/立方米以上，而且不含硫化氢，是一种无毒的清洁燃料。煤层气同时也是一种温室气体，CH₄的温室效应是CO₂的20倍以上，对臭氧层的破坏能力是CO₂的7倍。积极开发利用煤层气，可大大减少采煤过程中的CH₄排放量，也可提高煤炭开采过程的安全性。有研究认为，全球煤层可储存接近225×10⁹吨CO₂。

中国的煤层气资源非常丰富，煤层气资源量约为11618×10¹²立方米，埋深2000～4000米范围的煤层气资源量约为50×10¹²立方米。这部分埋藏较深的资源由于开发成本较高，虽然在短期内很难加以利用，但碳封存技术的出现为开发和利用深部煤层气资源提供了可能的技术条件。

主要有生态封存、地质封存、废弃油气田封存、深海封存、工业固化等。其中：①森林和陆地的生态封存是最理想的廉价封存方式，但一个功率为500兆瓦的燃煤电厂约需2000平方千米的森林来捕集其所排放的二氧化碳，故该方式不能作为主要封存方式。②地质封存包括不可采煤层封存、采空的油气层封存、强化采油回注封存、深部盐水层封存等多种方式，是可实现的封存方式。③深海封存是有可能实现大规模长期储存二氧化碳的方式之一，但涉及对海洋生物的影响和技术可靠性等一系列复杂问题，尚处于探索阶段。

CO₂的地质封存具有的优点包括：①自然界中CO₂气藏的存在证实了CO₂可以在地下长时间存储。②油气田开发中已经积累了CO₂封存的专业技术经验。③利用CO₂提高石油采收率和提高煤层气的采收率已经通过试验获得了经济效益。④只要选址得当，可以在地下存储大量的CO₂。⑤可以利用天然气勘探的成熟理论、经验、技术和设备。

实现CCUS需要增加传统电厂的成本和能耗，一般认为电厂的净效率会下降10个百分点左右，发电成本增加20%～30%。所增加的成本，约2/3用于捕集，1/3用于运输和封存。研究表明，带二氧化碳捕集与封存的燃煤发电成本仍然可以与风电和光伏发电相竞争。

全球已有100多个CCUS项目正在建设或即将运行，其中大部分是油气田强化开采项目。CCUS项目要实现产业化发展，还面临着技术成熟度、环境风险、资金扶持、社会和法律认可等诸多的压力。因此，迫切需要对CO₂捕集、利用与封存工作的法律地位、技术规范、减排效益评价等多方面进行研究。