碳捕集、利用与封存技术（CCUS，Carbon Capture，Utilization and Storage）是将二氧化碳从化石燃料电厂或工业设施中捕集提纯，然后通过运输投入新的生产过程加以利用，最终实现有效封存二氧化碳的目的。它在捕集、运输、长期封存三个环节基础上增加了对二氧化碳利用的环节，目前主要利用方式包括提高采收率、食品级二氧化碳精制，以及其他工业利用方式。与CCS相比，CCUS可以将二氧化碳资源化，能产生经济效益，更具有现实操作性。
《全球碳捕集与封存先进技术汇编2025》系统梳理了全球碳捕集与封存领域的前沿技术，涵盖捕获、运输和封存三大核心环节。
报告汇集了80余家技术提供商的解决方案，展示了CCS技术在工业脱碳中的多样化路径，包括化学吸收、物理吸收、低温分离、钙循环等多种捕获方法，以及压缩、液化、管道输送等运输技术，同时涉及地质封存和矿物封存等终端处置方案。这些技术覆盖了电力、钢铁、水泥、化工、氢生产等多个高排放行业，旨在通过技术创新推动全球气候目标实现。
报告强调技术成熟度与实际应用的结合，所有收录技术均达到TRL 5及以上，部分已进入商业化部署阶段。例如，化学吸收法中的胺基溶剂技术已在全球范围内应用超过85个项目，捕获效率可达99%以上；低温分离技术如Cryocap™通过工业化验证，展现出低能耗和高纯度CO₂产品的优势。同时，模块化设计和紧凑式设备成为技术创新重点，如旋转填充床技术将传统设备体积缩小70%，显著降低安装成本和空间需求。这些技术不仅注重提升捕获效率，还通过余热回收、溶剂稳定性优化等方式降低运行能耗，为工业企业提供经济可行的脱碳选择。
此外，报告突出了CCS技术在负排放领域的潜力，如直接空气捕获技术Calcite利用钙循环实现大气CO₂移除，并通过地质封存或矿物化确保碳移除的永久性。运输和封存环节的技术创新则聚焦于提升CO₂压缩效率、管道安全性及监测能力，例如贝克休斯的CarbonEdge系统通过微地震监测保障封存 site的长期稳定性。整体而言，该汇编为政策制定者、行业从业者和投资者提供了全面的技术参考，推动CCS技术从示范走向规模化应用，助力全球能源转型和碳中和目标的实现。
简单来说，CCUS技术即为将二氧化碳捕集起来，然后继续再利用或者封存起来的技术。那么，二氧化碳的捕集技术有哪些呢？
CCUS技术原理
CCUS技术从源头或直接从空气中捕获二氧化碳排放，将其输送至地下深层封存，或转化为实用产品。
几十年来，人们一直使用碳捕集技术来提升天然气的质量，而此突破性新技术的出现已能实现二氧化碳的永久封存。此外，我们也正在探索找寻新的方式，通过将二氧化碳转化为工业商品，以增加废弃二氧化碳的价值。
CCUS三大板块技术？
- 捕集
技术利用燃烧前捕集、燃烧后捕集或富氧燃烧技术，从废气、重整气或固定排放源中提取二氧化碳
- 封存
技术将捕集的二氧化碳封存于地质构造中
- 提高石油采收率（EOR）
技术利用化学驱、二氧化碳注入或热力采油等技术，改变石油的原始性质，从油田中开采石油
- 利用技术
是指直接使用捕集的二氧化碳（例如在水泥制造中）或将捕集的二氧化碳及其他气体转化为化工品、燃料等实用工业产品
CCUS五大核心技术介绍
1、化学吸收法
化学吸收法是指化学溶剂通过与CO2发生化学反应，对二氧化碳进行吸收，当外部条件如温度发生或压力改变时，使得反应逆向进行，从而达到二氧化碳的解析及吸收剂的循环再生的目的。二氧化碳捕集流程图如下图所示：
其基本过程为：烟气在脱硫、脱硝后，经引风机从底部进入吸收塔，同时吸收液从吸收塔的顶部喷淋而下，烟气和吸收液在吸收塔内接触后发生反应。吸收液吸收烟气中的CO2变成含有大量CO2的富液，富液经过富液泵到达解吸塔，在解吸塔由再沸器加热到100至120 ℃，使得富液分解而释放出在烟气中吸收的CO2，最终达到二氧化碳的分离与回收。在工业上，通常选用呈碱性的化学吸收液来吸收CO2，如：醇胺、钾碱和氨水等。目前较为成熟的化学吸收法工艺多基于乙醇胺类水溶液，如单乙醇胺法 (MEA法)和二乙醇胺法(DEA法)和甲基二乙醇胺法(MDEA法)等。
各吸收剂的典型能力
近几年新发展的化学吸收法工艺包括：混合胺法、空间位阻胺法、以及冷氨法等。化学吸收法适用于气体中CO2浓度较低时的CO2分离。
我国CO2排放的50%来自燃煤电厂，这意味着电力行业二氧化碳的减排对抵制温室效应有着非常显著的作用。而化学吸收法是目前电厂捕集烟气中二氧化碳应用最广泛的方法。虽然化学吸收法是目前工业上捕集CO2使用最为广泛的方法，但仍存在以下问题：
(1) 捕集工艺能耗大。在捕集系统中，高温的烟气必须通过降温后才能进入吸收塔，浪费了烟气初始的余热回收利用，增大了操作工艺的能耗；
(2) 吸收剂循环效率低。运行过程会造成氧化损耗，在捕集过程中需不断补充，同时会对设备产生腐蚀以及发泡等不良影响；
(3) CO2回收成本高；
(4) CO2捕集设备庞大，操作的弹性小，在开停车上也存在着困难。
2、物理吸收法
物理吸收法的原理是，在加压条件下用有机溶剂对酸性气体进行吸收来分离脱除酸气成分。溶剂的再生通过降压实现，所需再生能量相对较少。典型物理吸收法包含冷法和热法两种技术。
冷法以低温甲醇洗法为代表，典型的工艺技术有德国的Linde公司和Lurgi公司两种低温甲醇洗法，均使用冷甲醇作为吸收溶剂。对于我国，大连理工大学化工学院无机化工教研室从1983年开始就从事低温甲醇洗装置模拟分析优化研究工作，并开发出低温甲醇洗装置模拟系统和新的节能型低温甲醇洗工艺流程。
热法以聚乙二醇二甲醚溶剂吸收法为代表，国外以Selexol工艺为典型，国内以NHD工艺为代表，NHD工艺与Selexol工艺相同，仅仅是所采用的吸收溶剂不同，NHD工艺溶剂吸收CO2的能力要优于 Selexol 溶剂，但 NHD 溶剂解吸能力差，回收处理难，再生耗能高。综合比对低温甲醇洗法、Selexol和NHD法，Selexol法溶剂需要进口，投资最大，NHD法投资较低温甲醇洗法低，但NHD法消耗高，低温甲醇洗法对气体的净化均优于NHD和Selexol法。
物理吸收法适用于气体中CO2浓度较高时的CO2分离，如IGCC中的CO2分离。它在较高的操作压力下进行，不适用于尾气中CO2的分离。
3、吸附法
吸附法是通过吸附体在一定条件下对CO2进行选择性吸附，而后通过恢复条件将CO2 解吸，从而达到分离CO2的目的。
根据吸附条件的不同，主要有变温吸附TSA (Temperature Swing Adsorption) 法和变压吸附PSA(Pressure Swing Adsorption)法两种。常用的吸附剂有：天然沸石、分子筛、活性氧化铝、硅胶、“分子篮”吸附剂、铿化合物吸附剂、碳基吸附剂等。吸附法制氢己有了一定的商业运用,有研究也表明了其在工业规模下分离CO2的可行性。吸附法分离CO2的主要缺点是：分离率较低；具有较高CO2选择性的吸附剂较少；用于电力行业时，吸附法存在成本过高的问题。
4、膜分离法
膜分离法利用特定材料制成的薄膜对不同气体渗透率的不同来分离气体。膜材料分为有机高分子膜及无机膜两种。有机膜的选择性及渗透性较高，而在机械强度、热稳定性及化学稳定性上不及无机膜。常见的膜材料包括：碳膜、二氧化硅膜、沸石膜、促进传递膜、混合膜、聚酞胺类膜及聚酞酸酷膜等。其中二氧化硅膜被认为最接近于工业应用。膜分离法需要较高的操作压力，不适合于常规燃煤电站中CO2的分离。膜分离法装置紧凑，占地少，且操作简单，具有较大的发展前景。其缺点是现有膜材料的CO2分离率较低，难以得到高纯度的CO2，要实现一定的减排量，往往需要多级分离过程。
5、深冷分离法
深冷分离法是通过加压降温的方式使气体液化以实现CO2的分离。此方法在液态状态下对CO2进行分离，分离出的CO2更利于运输及封存。同时此方法避免了化学或物理吸收剂的使用，不存在吸收剂腐蚀等问题，且耗水较少。但是深冷过程中需要消耗大量的能量，且设备投资较大。由于分离出的CO2便于运输、储存，该方法多用于强化驱油。
分析以上几种CO2分离技术，常规吸收法工艺技术成熟，在化工行业已有广泛的应用，是近阶段煤基电站CO2分离的重要技术选择。目前成熟的吸收法工艺，均是在低温湿法条件下运行。对PC电站而言，钙基吸收剂碳化/锻烧技术是一种有较大发展前景的技术。对 IGCC电站而言，膜分离法是较适合的技术。这两种方法中，目前高温膜分离法的材料成本较高，且较难获得高纯度的CO2。
碳捕集、利用与封存技术（CCUS，Carbon Capture，Utilization and Storage）是将二氧化碳从化石燃料电厂或工业设施中捕集提纯，然后通过运输投入新的生产过程加以利用，最终实现有效封存二氧化碳的目的。它在捕集、运输、长期封存三个环节基础上增加了对二氧化碳利用的环节，目前主要利用方式包括提高采收率、食品级二氧化碳精制，以及其他工业利用方式。与CCS相比，CCUS可以将二氧化碳资源化，能产生经济效益，更具有现实操作性。
《全球碳捕集与封存先进技术汇编2025》系统梳理了全球碳捕集与封存领域的前沿技术，涵盖捕获、运输和封存三大核心环节。
报告汇集了80余家技术提供商的解决方案，展示了CCS技术在工业脱碳中的多样化路径，包括化学吸收、物理吸收、低温分离、钙循环等多种捕获方法，以及压缩、液化、管道输送等运输技术，同时涉及地质封存和矿物封存等终端处置方案。这些技术覆盖了电力、钢铁、水泥、化工、氢生产等多个高排放行业，旨在通过技术创新推动全球气候目标实现。
报告强调技术成熟度与实际应用的结合，所有收录技术均达到TRL 5及以上，部分已进入商业化部署阶段。例如，化学吸收法中的胺基溶剂技术已在全球范围内应用超过85个项目，捕获效率可达99%以上；低温分离技术如Cryocap™通过工业化验证，展现出低能耗和高纯度CO₂产品的优势。同时，模块化设计和紧凑式设备成为技术创新重点，如旋转填充床技术将传统设备体积缩小70%，显著降低安装成本和空间需求。这些技术不仅注重提升捕获效率，还通过余热回收、溶剂稳定性优化等方式降低运行能耗，为工业企业提供经济可行的脱碳选择。
此外，报告突出了CCS技术在负排放领域的潜力，如直接空气捕获技术Calcite利用钙循环实现大气CO₂移除，并通过地质封存或矿物化确保碳移除的永久性。运输和封存环节的技术创新则聚焦于提升CO₂压缩效率、管道安全性及监测能力，例如贝克休斯的CarbonEdge系统通过微地震监测保障封存 site的长期稳定性。整体而言，该汇编为政策制定者、行业从业者和投资者提供了全面的技术参考，推动CCS技术从示范走向规模化应用，助力全球能源转型和碳中和目标的实现。
简单来说，CCUS技术即为将二氧化碳捕集起来，然后继续再利用或者封存起来的技术。那么，二氧化碳的捕集技术有哪些呢？
CCUS技术原理
CCUS技术从源头或直接从空气中捕获二氧化碳排放，将其输送至地下深层封存，或转化为实用产品。
几十年来，人们一直使用碳捕集技术来提升天然气的质量，而此突破性新技术的出现已能实现二氧化碳的永久封存。此外，我们也正在探索找寻新的方式，通过将二氧化碳转化为工业商品，以增加废弃二氧化碳的价值。
CCUS三大板块技术？
- 捕集
技术利用燃烧前捕集、燃烧后捕集或富氧燃烧技术，从废气、重整气或固定排放源中提取二氧化碳 - 封存
技术将捕集的二氧化碳封存于地质构造中 - 提高石油采收率（EOR）
技术利用化学驱、二氧化碳注入或热力采油等技术，改变石油的原始性质，从油田中开采石油 - 利用技术
是指直接使用捕集的二氧化碳（例如在水泥制造中）或将捕集的二氧化碳及其他气体转化为化工品、燃料等实用工业产品
CCUS五大核心技术介绍
1、化学吸收法
化学吸收法是指化学溶剂通过与CO2发生化学反应，对二氧化碳进行吸收，当外部条件如温度发生或压力改变时，使得反应逆向进行，从而达到二氧化碳的解析及吸收剂的循环再生的目的。二氧化碳捕集流程图如下图所示：
其基本过程为：烟气在脱硫、脱硝后，经引风机从底部进入吸收塔，同时吸收液从吸收塔的顶部喷淋而下，烟气和吸收液在吸收塔内接触后发生反应。吸收液吸收烟气中的CO2变成含有大量CO2的富液，富液经过富液泵到达解吸塔，在解吸塔由再沸器加热到100至120 ℃，使得富液分解而释放出在烟气中吸收的CO2，最终达到二氧化碳的分离与回收。在工业上，通常选用呈碱性的化学吸收液来吸收CO2，如：醇胺、钾碱和氨水等。目前较为成熟的化学吸收法工艺多基于乙醇胺类水溶液，如单乙醇胺法 (MEA法)和二乙醇胺法(DEA法)和甲基二乙醇胺法(MDEA法)等。
各吸收剂的典型能力
近几年新发展的化学吸收法工艺包括：混合胺法、空间位阻胺法、以及冷氨法等。化学吸收法适用于气体中CO2浓度较低时的CO2分离。
我国CO2排放的50%来自燃煤电厂，这意味着电力行业二氧化碳的减排对抵制温室效应有着非常显著的作用。而化学吸收法是目前电厂捕集烟气中二氧化碳应用最广泛的方法。虽然化学吸收法是目前工业上捕集CO2使用最为广泛的方法，但仍存在以下问题：
(1) 捕集工艺能耗大。在捕集系统中，高温的烟气必须通过降温后才能进入吸收塔，浪费了烟气初始的余热回收利用，增大了操作工艺的能耗；
(2) 吸收剂循环效率低。运行过程会造成氧化损耗，在捕集过程中需不断补充，同时会对设备产生腐蚀以及发泡等不良影响；
(3) CO2回收成本高；
(4) CO2捕集设备庞大，操作的弹性小，在开停车上也存在着困难。
2、物理吸收法
物理吸收法的原理是，在加压条件下用有机溶剂对酸性气体进行吸收来分离脱除酸气成分。溶剂的再生通过降压实现，所需再生能量相对较少。典型物理吸收法包含冷法和热法两种技术。
冷法以低温甲醇洗法为代表，典型的工艺技术有德国的Linde公司和Lurgi公司两种低温甲醇洗法，均使用冷甲醇作为吸收溶剂。对于我国，大连理工大学化工学院无机化工教研室从1983年开始就从事低温甲醇洗装置模拟分析优化研究工作，并开发出低温甲醇洗装置模拟系统和新的节能型低温甲醇洗工艺流程。
热法以聚乙二醇二甲醚溶剂吸收法为代表，国外以Selexol工艺为典型，国内以NHD工艺为代表，NHD工艺与Selexol工艺相同，仅仅是所采用的吸收溶剂不同，NHD工艺溶剂吸收CO2的能力要优于 Selexol 溶剂，但 NHD 溶剂解吸能力差，回收处理难，再生耗能高。综合比对低温甲醇洗法、Selexol和NHD法，Selexol法溶剂需要进口，投资最大，NHD法投资较低温甲醇洗法低，但NHD法消耗高，低温甲醇洗法对气体的净化均优于NHD和Selexol法。
物理吸收法适用于气体中CO2浓度较高时的CO2分离，如IGCC中的CO2分离。它在较高的操作压力下进行，不适用于尾气中CO2的分离。
3、吸附法
吸附法是通过吸附体在一定条件下对CO2进行选择性吸附，而后通过恢复条件将CO2 解吸，从而达到分离CO2的目的。
根据吸附条件的不同，主要有变温吸附TSA (Temperature Swing Adsorption) 法和变压吸附PSA(Pressure Swing Adsorption)法两种。常用的吸附剂有：天然沸石、分子筛、活性氧化铝、硅胶、“分子篮”吸附剂、铿化合物吸附剂、碳基吸附剂等。吸附法制氢己有了一定的商业运用,有研究也表明了其在工业规模下分离CO2的可行性。吸附法分离CO2的主要缺点是：分离率较低；具有较高CO2选择性的吸附剂较少；用于电力行业时，吸附法存在成本过高的问题。
4、膜分离法
膜分离法利用特定材料制成的薄膜对不同气体渗透率的不同来分离气体。膜材料分为有机高分子膜及无机膜两种。有机膜的选择性及渗透性较高，而在机械强度、热稳定性及化学稳定性上不及无机膜。常见的膜材料包括：碳膜、二氧化硅膜、沸石膜、促进传递膜、混合膜、聚酞胺类膜及聚酞酸酷膜等。其中二氧化硅膜被认为最接近于工业应用。膜分离法需要较高的操作压力，不适合于常规燃煤电站中CO2的分离。膜分离法装置紧凑，占地少，且操作简单，具有较大的发展前景。其缺点是现有膜材料的CO2分离率较低，难以得到高纯度的CO2，要实现一定的减排量，往往需要多级分离过程。
5、深冷分离法
深冷分离法是通过加压降温的方式使气体液化以实现CO2的分离。此方法在液态状态下对CO2进行分离，分离出的CO2更利于运输及封存。同时此方法避免了化学或物理吸收剂的使用，不存在吸收剂腐蚀等问题，且耗水较少。但是深冷过程中需要消耗大量的能量，且设备投资较大。由于分离出的CO2便于运输、储存，该方法多用于强化驱油。
分析以上几种CO2分离技术，常规吸收法工艺技术成熟，在化工行业已有广泛的应用，是近阶段煤基电站CO2分离的重要技术选择。目前成熟的吸收法工艺，均是在低温湿法条件下运行。对PC电站而言，钙基吸收剂碳化/锻烧技术是一种有较大发展前景的技术。对 IGCC电站而言，膜分离法是较适合的技术。这两种方法中，目前高温膜分离法的材料成本较高，且较难获得高纯度的CO2。
面向未来的最全面二氧化碳全面的捕集利用与封存技术！
燃烧后捕集：这种方法主要处理的是像燃煤或燃气发电厂这类地方排放的烟气，从中把二氧化碳分离出来。
燃烧前捕集：在煤气化这类流程里，燃料还没烧起来之前，就先想办法把二氧化碳抓住，不过前期投入会比较大。
富氧燃烧：先制备出高纯度的氧气用来帮助燃烧，这样产生的烟气里二氧化碳浓度高，更容易收集。
直接空气捕集：这项技术试图从我们平时呼吸的空气里直接捕获二氧化碳，现在还处于探索阶段。
化学吸收法：用胺液这类溶剂有选择性地吸收二氧化碳再分离开，是现在用得比较多也比较成熟的一种方式。
物理吸附法：找一些像沸石分子筛这样的固体吸附材料，把二氧化碳给抓住。
膜分离技术：靠特别的薄膜对不同气体透过性的差异，把二氧化碳给分离出来。
低温冷凝法：降温让二氧化碳变成液体，这样就能方便地和其他气体分开了。
槽车运输：拿压力罐车来运送液态二氧化碳，目前在国内挺常见的。
船舶运输：用特制的船来大规模运送液态二氧化碳，走海运。
管道输送：铺设管道来输送，被认为是以后大规模应用时比较经济的一种方式。
二氧化碳驱油（EOR）：把二氧化碳打到油层里，既能多采出原油，又顺便把碳存进了地下，是现在用得最多的地质利用方法。
咸水层封存：把二氧化碳注入到地底深处的咸水层里，长期存起来。
废弃油气藏封存：找那些已经采完了的油气田，用来存二氧化碳。
深部不可开采煤层封存：把二氧化碳注入到挖不了的深煤层里，有时还能把里面的煤层气给替出来。
化工利用-尿素合成：拿二氧化碳当原料，去生产尿素肥料。
化工利用-合成燃料：让二氧化碳和用可再生能源得到的氢气反应，生成甲烷、甲醇这类合成燃料。
化工利用-制备碳酸酯：用二氧化碳作为原料，生产碳酸酯这类化学品。
生物利用-微藻养殖：给微藻喂养二氧化碳，这些藻类之后还能转化成生物燃料。
物理利用-碳酸饮料：把达到食品级的二氧化碳用在像啤酒、汽水这类饮料的制作上。
物理利用-焊接保护气：二氧化碳可以在焊接的时候当作保护气体来用。
矿化利用-混凝土养护：让二氧化碳和混凝土里的物质发生反应，既能提升混凝土的性能，又能把碳固定下来。
矿化利用-钢渣等固废矿化：利用钢渣这类工业固体废物来矿化并固定二氧化碳。
生物利用-促进植物生长：在温室大棚这类环境里增加二氧化碳浓度，帮助农作物长得更好。
蓝氢生产耦合CCUS：在用化石能源制氢的过程里加上CCUS技术，生产出更低碳的“蓝氢”。
生物质能-碳捕集与封存（BECCS）：把生物质发电和CCUS技术结合起来，形成一种可以实现负排放的技术路径。
整体煤气化联合循环（IGCC）耦合CCUS：在IGCC这个系统里面整合进碳捕集技术。
煤化工尾气捕集：针对煤化工装置排放的尾气，把里面高浓度的二氧化碳捕集起来。
天然气处理厂脱碳：在净化天然气的过程中，把二氧化碳分离出来。
水泥窑尾气捕集：专门捕捉水泥生产过程中窑尾烟气里的二氧化碳。
钢铁厂煤气捕集：从钢铁厂的高炉煤气、转炉煤气里头把二氧化碳捕集出来。
醇胺溶液吸收技术：用MEA、DEA这类醇胺溶液作为吸收剂来捕获二氧化碳。
改进型胺液吸收技术：开发新的胺类溶剂，目的是提高吸收效率，同时减少能量消耗。
变压吸附技术（PSA）：通过改变压力让吸附剂吸附再解吸，用这个方法来分离二氧化碳。
变温吸附技术（TSA）：靠温度的变化来实现吸附剂的吸附和再生循环。
化学链燃烧技术：这是一种新的燃烧方式，它本身的过程就比较容易分离出二氧化碳。
膜吸收技术：把膜分离和吸收技术结合起来的新一代捕集工艺。
海上二氧化碳封存：在海上平台进行二氧化碳的捕集和封存操作，比如在我国南海就有这样的项目。
二氧化碳强化采煤层气（ECBM）：通过注入二氧化碳来提高煤层气的开采效率。
二氧化碳驱替页岩气：尝试用二氧化碳来提高页岩气的采收率。
二氧化碳制备可降解塑料：拿二氧化碳作为原料，来合成聚碳酸酯这类可以降解的塑料。
二氧化碳合成蛋白质：通过生物技术或者化学方法，用二氧化碳来制造蛋白质。
食品级二氧化碳精制技术：对捕获到的二氧化碳进行提纯和精制，让它达到能用在食品上的标准。
二氧化碳干法压裂：在开采石油天然气的时候，用二氧化碳来代替水进行储层压裂。
二氧化碳地质封存监测技术：对打到地下的二氧化碳进行监测，确保它被安全地封存住。
二氧化碳提高地热系统效率（CO2-EGS）：把二氧化碳当作工作流体来用，提升增强型地热系统的开发效率。
废弃井筒改造封存二氧化碳：把那些已经废弃的油气井改造一下，用来封存二氧化碳。
二氧化碳与氢气制甲醇（PtG技术）：用抓来的二氧化碳和绿氢做反应，生产甲醇，这是一种把电能转化成燃料的技术。
集中式二氧化碳捕集集群：把好几个排放源的二氧化碳捕集工作集中起来，共享运输和封存设施，这样能省点钱。
分布式小型化捕集装置：开发一些小型化、模块化的捕集设备，让不同规模的排放源都能用上。
