尽管我国在碳捕集技术领域取得了显著进展，但仍面临多重挑战。

    发达国家高度重视碳捕集专利的全球布局，我国在专利申请全球化方面尚显不足。我国机构几乎仅限在本国申请专利，在国外专利布局较少，这或将对我国未来二氧化碳捕集专利的海外技术转移构成严重制约。而发达国家则在全球积极申请二氧化碳捕集专利，以占领全球CCUS技术市场，构建围绕核心技术群的全球保护战略。

    CCUS项目总体进展仍然缓慢，规模效应不显著，碳捕集技术仍处于成本曲线的高点。碳捕集技术的部署仍面临高昂的初期资本投入挑战，已成为发展工业点源捕集和直接空气捕集最具挑战的技术难题。高成本主要来自设备购置、运营维护及能源消耗，加之部分技术的成熟度不足，尤其对于低浓度排放源（热电厂、水泥行业），碳捕集的总成本大大高于其他行业。此外，碳捕集技术的成本发展趋势还存在很大的不确定性，关键影响因素包含技术进步速度、项目投融资成本、市场和基础设施完善程度、政策环境等。反过来，高成本与高不确定性又将进一步影响碳源企业部署碳捕集技术的积极性，从而制约CCUS的大规模发展。

    碳排放源复杂性导致碳捕集技术面临适用性挑战。我国可部署二氧化碳捕集技术的碳排放源空间分布广且类型复杂，涵盖煤电、钢铁、水泥、化工等多个行业。各行业碳排放浓度和捕集需求差异显著，各项技术在成熟度、适用场景和成本效益方面各具特点，导致碳捕集技术在与碳汇的空间匹配性、成本效益性及材料环境友好性等方面面临严峻挑战。特别是在碳中和深度减排的背景下，CCUS未来将趋向大规模集群化发展。当多个不同类型碳排放企业共同参与同一集群建设时，技术集成、成本分摊、利益分配、技术标准及制度设计等方面也将面临复杂挑战。

    碳捕集技术尚未完全满足大规模、长期稳定运行的需求。目前多数技术仍处于中试或工业示范阶段。例如，膜分离技术尽管具有较好的前景，但在性能方面仍需改进，尤其是在处理大规模排放时的效率和稳定性。此外，碳捕集过程中，常常伴随其他污染物，如无机氨、气溶胶等的排放，但目前缺乏成熟的协同处理技术，因此限制了捕集系统的整体效率和环境友好性。尽管许多碳捕集技术已经在实验或示范阶段取得了进展，但其长期运行的系统稳定性、材料耐久性等关键指标的安全性和可靠性数据仍然不足，实际部署风险难以准确评估，从而影响了大规模应用的推进速度。

    我国碳捕集技术的部署面临着代际权衡挑战。我国碳捕集技术部署涉及对上千个工业排放点源的改造，规划决策直至2060年。其优化决策是一个面向长周期的复杂系统工程，需综合考虑我国不同发展阶段的碳减排需求、工业点源特性、基础设施服役寿命、技术锁定效应等因素。随着碳捕集技术未来将从第一代逐步向第N代不断演进，其成本、效率、适用性和可持续性等指标可能发生跃迁式变化，因此，必须从长期视角出发，立足多技术主体立场，审慎权衡技术的代际选择，规避技术锁定风险，寻找一条长期成本最优的碳捕集技术部署路径。

    碳捕集下游领域亟须突破低成本大规模二氧化碳高附加值转化技术。将二氧化碳转化为高附加值化学品和液体燃料，既能创造经济效益，又能实现环境效益，近年来已成为技术研发的热点。但由于二氧化碳的化学性质和反应路径复杂，转化利用依然面临挑战。突破高温高压环境的瓶颈并寻找合适的催化剂，是实现二氧化碳高效资源化利用的核心所在。为此，需优化二氧化碳转化利用路径的组合，合理分配各技术路径的比例，同步探究光、电、热多场耦合技术的发展，以及开发有机酸、醇、酯等高附加值化学品的定向转化新途径，这些对于拓宽二氧化碳的应用领域、提升其上游捕集环节的经济价值具有重要意义。

    我国碳捕集技术仍缺乏持续有效的专项资金激励政策。尽管已有政策引导，如国家发展改革委于2024年4月发布的《节能降碳中央预算内投资专项管理办法》中提到，CCUS项目补贴占比可达20%，然而，对于碳捕集技术的实质性补贴、针对性税收优惠等经济性激励措施，在力度和覆盖范围上仍然有限。特别是在技术研发和示范项目初期，政策资金扶持力度不大，导致技术进步缓慢，缺乏推动大规模应用的内生动力。

    碳捕集相关标准与评估方法学体系不完善。尽管我国已开始制定碳捕集技术相关标准，但现有政策文件在提供碳捕集项目具体指导方面存在不足。目前，针对碳捕集技术全过程的统一标准尚不完善，多数标准仍处于起草、征求意见或审批阶段，而且地方标准和行业标准存在不统一，可能导致技术执行和评估标准在不同地区和项目间存在差异。此外，碳捕集项目的减排核算方法尚未形成统一的评估体系，缺乏对不同捕集技术效率的定量评估标准，存在碳减排量核算不准确、减排效益评估方法不一致等问题，进而可能导致碳减排量的双重计算或漏算。针对碳捕集技术的直接立法依然缺乏，现行环境法律体系尚未明确将温室气体纳入污染物范畴，进一步限制了碳捕集技术的推广和应用。

    我国碳捕集项目尚未全面融入市场化机制。碳捕集技术与碳市场的衔接机制尚不明确，缺乏有效的碳定价和排放权交易体系支撑，从而限制了技术的经济激励效应。在市场上，碳捕集产品的应用仍然有限，碳捕集技术的加装与运行可能导致原产品成本上升10%~90%，致使二氧化碳转化的下游产品难以显现成本优势。