据中国工程院发布的《中国碳达峰碳中和战略及路径》预测，我国二氧化碳排放将在 2027 年前后实现达峰，峰值控制在 122 亿吨左右。在 “双碳” 目标背景下，碳捕集、利用与封存（CCUS）技术的重要性愈发凸显。CCUS 技术能够让 CO2 转化为有用产品或永久性封存，是应对气候变化的核心碳减排技术。中共中央、国务院出台的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》(中发 (2021) 36 号)、《2030 年碳达峰行动方案》等文件明确指出，CCUS 技术是我国实现碳中和的重要技术选择。
碳捕集、利用与封存（Carbon Capture, Utilization and Storage） 是指将 CO2 从工业过程、能源利用或大气中分离出来，直接加以利用或注入地层以实现 CO2 永久减排，或回收利用，以制造有用的材料的过程。按照技术环节，主要分为 CO2 捕集、CO2 输送、CO2 利用和 CO2 封存。
除了传统的 CCUS，目前还衍生出了生物质能结合碳捕集与封存（BECCS）和直接空气碳捕集与封存（DACCS）等负排放技术。作为实现碳中和的碳捕集与封存的有效手段，BECCS 和 DACCS 被各个国家寄予厚望。
生物能源与碳捕集和封存 (Bio-Energy with Carbon Capture and Storage) 是 CCUS 中的一类特殊技术，能将生物质燃烧或转化过程中产生的 CO2 进行捕集、封存。BECCS 与传统 CCUS 技术的区别是可以实现负排放。其原理是，生物质燃烧和化学合成过程中产生的 CO2，被认为是植物生长所封存的 CO2 释放出来（此过程属于 “净零排放”）；然后利用碳捕集与封存技术捕获释放出来的 CO2，将其进一步压缩和冷却处理后，用船舶或者是管道输送，最后被注入合适的地质构造中永久封存（此过程属于 “负排放”）。
直接空气碳捕集和封存 (Direct Air Carbon Capture and Storage) 是为数不多的能直接从大气中去除二氧化碳的技术之一。与其他在发电或加热过程中捕集二氧化碳排放的除碳技术不同，DACCS 可以部署在世界上任何有电力供应的地方。其原理是，DACCS 可被描述为一种工业光合作用。就像植物使用光合作用将阳光和二氧化碳转化为糖一样，DACCS 系统使用电力通过风扇和过滤器从大气中去除二氧化碳。空气通过工业级风扇吸入 DACCS 系统。DACCS 溶液系统使空气通过化学溶液，去除其中的二氧化碳并将其余的空气返回到大气中。
不过，这些技术在实际应用中也面临一些挑战。在 CO2 捕集环节，技术成本高、能源消耗高，还伴随着过程碳排放。在 CO2 利用环节，经济性不高、利用途径不稳定，且缺乏市场。在 CO2 封存环节，封存容量有限、成本高昂，且二氧化碳具有泄漏的安全风险。BECCS 必须解决可持续性方面的问题，例如生物能源资源的供应、与粮食生产的竞争、土地的可利用性等。DACCS 关键在于开发出高效回收大气中 CO2（其浓度仅为火力发电厂废气的几百分之一）的技术，但目前这一技术尚处于研发阶段，“空气直接捕集” 环节成本过高，并且 CO2 再生过程需投入大量能源。
尽管面临挑战，但碳减排技术对于实现碳中和目标至关重要。随着技术的不断进步与完善，以及政策的支持和市场的推动，这些技术有望在未来发挥更大的作用，助力全球应对气候变化，迈向碳中和的可持续发展道路。
