CCUS規模化部署仍然面臨一系列關鍵技術挑戰，前沿熱點方向包括：CCUS與新能源體系的耦合發展、第二代捕集技術、化學鏈捕集技術、Allam循環、低成本及低能耗的CCUS技術研究等。目前，第一代捕集技術發展漸趨成熟，但成本和能耗偏高；而第二代捕集技術仍處于實驗室研發或小試階段，待技術成熟后，其能耗和成本會比成熟的第一代技術降低30%以上，2035年前后有望大規模推廣應用。化學鏈捕集技術尚處于實驗室階段，還未實現工程示范。生物利用技術總體處于初期發展階段。涉及CCUS過程的新型捕集技術、生物利用技術、CCUS規模化驅替技術、風險防控能力的研究將是未來發展的重要趨勢。