二氧化碳捕集、再利用與封存（CCUS）技術正迅速從示範專案邁向大型商業化網絡階段。聯合國環境署（UNEP）2025年排放差距報告警告，若維持現行政策，全球氣溫預計升溫2.8°C；而國際能源署（IEA）2026年最新專案報告則指出，雖然運行與建設中的捕集產能成長逾10%、封存產能成長約25%，但全球總潛在捕集產能仍停留在每年約4.25億噸，且許多計畫已延遲至2035年。目前直接空氣捕集（DAC）成本居高不下，每噸CO2捕捉成本高達800-1900美元(約新臺幣25816-61313元)。此背景凸顯出擴展CCUS規模的迫切性，專案評估必須兼顧成本、規模、全生命週期排放、封存永久性及區域環境條件。
大規模推動CCUS對於鋼鐵、水泥與化學品等重工業脫碳至關重要。這些產業每年排放約60億噸CO2，占工業直接排放量的70%左右，其中諸多製程排放無法單靠再生能源予以消除。若未進行提前停役、更換清潔燃料或加裝CCUS系統，現有能源與工業設施至2050年仍將排放約80億噸CO2。雖然2025年商業運轉中的碳捕集與封存（CCS）專案總捕集能力僅約每年6400萬噸CO2，與重工業年排放量相比差距懸殊，但搭配DAC與生物能源碳捕集與封存（BECCS）等負碳技術，將是邁向淨零排放路徑中抵銷殘餘排放的關鍵支柱。
在捕集技術層面，主要包含DAC、燃燒前捕集、燃燒後捕集、全氧燃燒以及化學循環燃燒。DAC藉由風扇搭配液態溶劑或固態吸附劑直接自大氣抽取CO2，現全球已有27座已開工DAC廠；燃燒前捕集是在最終燃燒前將合成氣中的CO2分離，產出富氫燃料；燃燒後捕集則利用可重複使用的溶劑從廢氣中分離CO2，適用於電廠、水泥廠與鋼鐵廠，惟溶劑再生過程需消耗額外能量。全氧燃燒利用高純度氧氣燃燒產生高濃度CO2廢氣，化學循環燃燒則借助可循環的金屬氧化物在空氣與燃料反應器間傳遞氧氣，兩者雖能簡化分離流程，但仍面臨成本、材料耐用性及規模化擴展的工程挑戰。
再利用與封存技術方面，全球每年約使用2.3億噸CO2，主要用於尿素生產（約1.3億噸）及提升石油採收率（EOR，約7000萬至8000萬噸）。由於多數利用途徑終將重新釋放CO2，礦物化技術提供了更持久的封存選擇，例如利用鋼鐵廠鋼碴及礦業廢棄物等鹼性物質進行反應，生成穩定的碳酸鹽與混凝土集料。美國能源部示範專案已成功將近3噸CO2封存在超過1萬塊混凝土磚中。在地質封存方面，挪威Sleipner專案自1996年起每年於北海海底封存約100萬噸CO2，加拿大Quest設施亦設計每年於地下2公里深處封存100萬噸CO2。此外，強化風化作用將碎矽酸鹽岩石鋪設於農田，亦能吸收大氣CO2並同時改善土壤條件。