碳捕獲和封存(以下簡稱CCS)是一種將工業和能源排放源產生的CO2進行收集、運輸并安全存儲到某處使其長期與大氣隔離的過程。CCS主要由捕獲、運輸、封存三個環節組成。

捕獲

CO2的捕獲，指將CO2從化石燃料燃燒產生的煙氣中分離出來,并將其壓縮的過程。

對于大量分散型的CO2排放源是難于實現碳的收集,碳捕獲的主要目標是化石燃料電廠、鋼鐵廠、水泥廠、煉油廠、合成氨廠等CO2的集中排放源。目前針對化石燃料電廠的捕獲分離系統主要有三種，即燃燒后捕獲系統、燃燒前捕獲系統和氧化燃料捕獲系統。

CO2捕獲已經在一些工業應用中采用,馬來西亞一家工廠采用化學吸附工藝,每年從燃氣電廠的煙道氣流中分離出0·2×106t的CO2,用于尿素生產。美國北達科他州煤氣化工廠采用物理溶劑工藝,每年從氣流中分離出3·3×106t的CO2,用于生產合成天然氣,捕獲的一部分CO2用于加拿大的強化采油項目。

運輸

CO2的運輸,指將分離并壓縮后的CO2通過管道或運輸工具運至存儲地。第一條長距離的CO2輸送管道于20世紀70年代初投入運行。在美國,有超過2, 500公里的CO2輸送管道,通過這些管道,每年有大約40×106t的CO2被運輸到德克薩斯州用于強化采油。

封存

CO2的存儲,指將運抵存儲地的CO2注入到如地下鹽水層、廢棄油氣田、煤礦等地質結構層或者深海海底或海床以下的地質結構中。

這個過程涉及許多在石油和天然氣開采和制造業中研發和普遍應用的技術,如用泵向井下注入CO2,并通過在井底部的鑿孔或篩子使CO2進入巖層。

此外CO2回注油田可以提高采油率,在煤層中注入CO2,可以回收煤層氣,這個過程也就是通常所說的強化采油(EOR)和強化采煤層氣(ECBM)。目前有三個工業規模(大于1×108tCO2/a)的項目在采用這種技術:北海的斯萊普內爾(Sleipner)項目、加拿大的韋本(Weyburn)項目和阿爾及利亞的薩拉赫(Salah)項目。