碳捕集利用与封存简称CCUS，是把生产过程中排放的二氧化碳进行捕获提纯，继而投入到新的生产过程中进行循环再利用或封存的一种技术。其中，碳捕集是指将大型发电厂、钢铁厂、水泥厂等排放源产生的二氧化碳收集起来，并用各种方法储存，以避免其排放到大气中。该技术具备实现大规模温室气体减排和化石能源低碳利用的协同作用，是未来全球应对气候变化的重要技术选择之一。
碳捕集技术一、燃烧前捕集
燃烧前捕集技术需要在燃烧前将燃料进行气化或重整，其思路是首先通过重整天然气或者煤气化的方法将化石燃料转化为CO2和H2的混合气，再将CO2气体从混合气中分离，剩余的H2可以与N2或水蒸气混合后进入燃气轮机中燃烧或者应用于燃料电池。另外，通过气化手段将煤部分氧化生成主要成分为CO和H2的合成气，这种合成气可以作为IGCC（IntegratedGasificationCombinedCycle）电站的燃料。
燃烧前捕集的成本低于燃烧后捕集。美国能源署发布的预计指出，燃烧前捕集技术将使电厂的发电成本提高25%。
而且，应用了燃烧前捕集技术的IGCC电站比燃煤电站更加高效，将成为将来新电站建设的一种选择。
二、富氧燃烧
富氧燃烧采用传统燃煤电站的技术流程，但通过制氧技术，将空气中大比例的氮气(N2)脱除，直接采用高浓度的氧气（O2）与抽回的部分烟气（烟道气）的混合气体来替代空气，这样得到的烟气中有高浓度的CO2气体，可以直接进行处理和封存。
欧洲已有在小型电厂进行改造的富氧燃烧项目。该技术路线面临的最大难题是制氧技术的投资和能耗太高，还没找到一种廉价低耗的能动技术。
三、燃烧后捕集
相比较其他两种捕集技术，燃烧后捕集更加适用于传统的燃煤电站。其原理相对简单，就是将烟气经过冷却、除尘、脱硫脱氮后送入CO2捕集设备，完成CO2的捕集和分离。
碳运输技术把捕集到的CO2输送到利用或者封存地点，需要根据系统的具体条件、要求、输送量等选择适当的运输方式。CO2的运输状态可以是气态、超临界状态、液态、固态，但是从大规模运输的可行性来看，流体态（气态、超临界和液态）CO2便于大规模运输，管道运输通常采用超临界状态。已经实践过的CO2运输方式主要有管道运输、轮船运输和罐车运输。这三种运输方式适合不同的运输场合与条件。管道运输适合大容量、长距离、负荷稳定的定向输送。轮船适合大容量、超远距离、靠近海洋或江河的运输。罐车运输适用于中短距离、小容量的运输，其运输相对灵活。
碳封存技术一、地质封存
地质封存是将二氧化碳加压灌注至适宜的地层中，用地层的孔隙空间储存二氧化碳。该地层之上必须有透水层作为盖层，以封存注入的二氧化碳，防止泄漏。在石油采钻业中，通常的做法是用钻孔机将二氧化碳注入地层以采集更多的石油。全球都可能存在适合二氧化碳封存的沉积盆地，包括沿海地区。
如果二氧化碳从封存的地点泄漏到大气中，那么就可能引发显著的气候变化。如果泄漏到地层深处，就可能给人类、生态系统和地下水造成灾害。此外，对地质封存二氧化碳效果进行测试的科学家发现，被注入地层深处的二氧化碳还会破坏贮藏带的矿物质。
二、海洋封存
海洋封存是指通过管道或船舶将二氧化碳运输到海洋封存的地点，将二氧化碳注入海洋的水柱体或海底。被溶解和消散的二氧化碳随后会成为全球碳循环的一局部。
这一方法存在许多问题。一是海洋封存费用昂贵。二是二氧化碳进入海洋会对海洋生态系统产PH值就会下降，这可能对海洋产生危害。研究说明，海水中如果溶解了过多的二氧化碳，会对海水生物的生长产生重要影响。三是海洋封存绝非一劳永逸之举，贮藏在海洋中的二氧化碳会缓慢地逸出水面，回归大气。因此，二氧化碳的海洋封存只能暂时缓解二氧化碳在大气中的积累。
三、矿石碳化
矿石碳化是指利用碱性和碱土氧化物，如氧化镁和氧化钙将二氧化碳固化，这些物质目前都存在于天然形成的硅酸盐岩中，如橄榄石等。这些物质与二氧化碳化学反应后产生如碳酸镁和碳酸钙〔即石灰石〕等化合物。二氧化碳碳化后不会释放到大气中，因此相关的风险很小。但矿石碳化的自然发生过程非常缓慢，因此其研究重点在于寻找各种加工途径使这一进程加快。