Die Karbonatisierung von basischen Gesteinen ist ein natürlicher Verwitterungsprozess, der selbstverständlich auch an der Erdoberfläche stattfindet. Dabei reagieren basische und ultrabasische Gesteine wie Basalt, Peridotit, Dunit oder Serpentinit mit dem CO2 und bilden daraus Karbonate. Diese sind ungiftig, unlöslich und können ohne speziellen Vorkehren deponiert aber auch im Bauwesen wiederverwendet werden.

Wenn das CO2 in Form von Karbonaten vorliegt, entfallen die Sicherheitsbedenken welche zur Speicherung des gasförmigen CO2 im Untergrund bestehen. Karbonate sind ungiftig, unlöslich und können CO2 während geologischen Zeiträumen sicher speichern.

Für die dauerhafte Speicherung von abgeschiedenem CO2 wird oft vorgeschlagen, dieses im Untergrund in salinen Aquiferen oder in ausgebeuteten Gas- und Erdöllagerstätten zu verpressen.

Falls die CO2-Abscheidepotenziale aus Biomasse nicht ausreichend sind, kann als Alternative auf die CO2-Abscheidung aus der Umgebungsluft, das sogenannte Direct Air Capturing (DAC)zurückgegriffen werden.

Wälder entziehen der Atmosphäre CO2. Sie nutzen bei ihrem Wachstum das in der Luft vorhandene CO2 zum Aufbau von Biomasse. Die dafür benötigte Energie wird von der Sonne geliefert. Solange die gebildete Biomasse nicht verrottet, bleibt das CO2 gebunden.

Beim Oxyfuelverfahren wird der Brennstoff in einer Atmosphäre von reinem Sauerstoff und CO2 verbrannt. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass das resultierende Abgas nur aus Wasserdampf und CO2 besteht welches sehr einfach abgeschieden werden kann.

Mit der Rauchgaswäsche wird CO2 aus den Abgasen von Verbrennungsanlagen abgeschieden. Das am meisten verbreitete Verfahren dazu, ist die Amin-Wäsche. Ihr Vorteil ist, dass sie bei bestehenden Verbrennungsanlagen nachgerüstet werden kann und keine Eingriffe in den eigentlichen Verbrennungsprozess notwendig sind.

Mit der Herstellung von Pflanzenkohle kann dem natürlichen Kreislauf CO2 entzogen werden. Traditionell erfolgt deren Herstellung durch Verkohlung von Holz in Meilern. Bei den modernen Verfahren wird Biomasse unter Luftabschluss auf Temperaturen zwischen 300 °C und 600 °C erhitzt (Pyrolyse).

Bei der Vergärung von Biomasse entsteht Rohbiogas das neben Methan als Nebenprodukt auch CO2 enthält. Wird dieses CO2 abgeschieden und dauerhaft gespeichert entsteht eine negative Emission. Die Abscheidung von CO2 aus dem Rohbiogas ist Stand der Technik und wird in grossem Umfang praktiziert.

Die Sequestrierung von CO2 auch Carbon Capture and Storage (CCS) genannt, erfolgt in zwei Schritten. Im ersten Schritt wird CO2 meist bei Verbrennungsprozessen abgeschieden und im zweiten Schritt dauerhaft im Untergrund gespeichert.