CO₂捕集技术是指将电力、化工等行业利用化石能源时产生的CO₂进行收集和分离的过程，该环节是CCUS系统耗能和成本产生的主要环节。

CO₂的化工利用：以CO₂为原料，与其他物质发生化学转化，产出附加值较高的化工产品，如甲醇，碳酸盐，乙酸，乙醇。

CO₂生物利用技术：通过模拟自然界中植物和微生物等的自然光和作用过程，设计和构建出全新的人工光合体系与路径，从而将CO₂更加高效地转化为合成化学品和农业产品。

CO₂矿化利用：模仿自然界CO₂矿物吸收过程，利用天然硅酸盐矿石或固体废渣中的碱性氧化物。如CaO、MgO等将CO₂吸收转化成稳定的无机碳酸盐的过程。随着技术的发展，利用CO₂矿化处理废弃物成为新的研究思路，其中CO₂掺入混凝土是被认为是一种非常有前景的大规模固定CO₂利用路线。