Geologisk CO₂-lagring (også kaldet CCS efter engelsk: Carbon Capture and Storage) betegner processer, hvorved CO₂ lagres fysisk i underjordiske hulrum eller lagres som kemiske forbindelser, hvor molekylært CO₂ indlejres i et mineral, og på denne måde ophører med at være rent CO₂. Begge de to nævnte metoder er almindeligt anerkendt som mulige partielle løsninger på klimaproblematikken, hvorved det globale kulstofkredsløb kan ændres med nye flux'er og reservoirer.  Lagring af CO2 i undergrunden Kuldioxidkoncentrationen i atmosfæren øges med menneskets teknologiske udvikling. Ganske vist bliver moderne teknologi både renere og mere effektiv end gammel, men der er mere af den og den gamle bliver for sjældent kasseret. Samtidig er gamle U-lande på vej til at blive I-lande med tilhørende forbrug og CO₂-udledning. Det kan derfor blive nødvendigt at reducere kuldioxidkoncentrationen i atmosfæren direkte "før det går galt". Lagring af CO₂ kan enten ske i kemisk ren form i dybe underjordiske kamre, eller bundet i uorganiske mineraler som fx FeCO₃. Fordelen ved det førstnævnte er at det er simplere. Fordelen ved det sidstnævnte er, at risikoen for utilsigtede udslip med katastrofale konsekvenser begrænses markant.  Succesfuld langtidslagring af CO2 i basalt "Nydannet" vulkansk basalt reagerer med kuldioxyd opløst i vand under dannelse af kalksten og kan dermed anvendes til langtidssikker geologisk CO2-lagring.  Fordele og ulemper ved Fysisk / Kemisk lagring Fordelene ved fysisk lagring ligger lige for; den nødvendige viden og teknologi eksisterer allerede i dag. Ulemperne lige så; faren for udslip eksisterer – med garanterede katastrofale følger. De meget store mængder nødvendig lagerplads gør også ideen svært spiselig for mange eksperter. Eksempelvis vil et stort kulfyret kraftværk med et årligt CO₂ udslip på 8 millioner ton kræve 10 millioner kubikmeter underjordisk plads om året. Hvis kraftværket har en levetid på 30 år bliver det til 300 millioner kubikmeter udledt CO₂. Så store underjordiske kamre, er der endnu ikke fundet mange af. Alternativt kan man selvfølgelig flytte rundt på CO₂'en med rør eller lastbiler, men det koster naturligvis også penge og energi. Kemisk lagring af CO₂ i form af mineraler har mange fordele i forhold til fysisk lagring. Når CO₂'en er bundet slipper den ikke fri igen, må siges at være den vigtigste. Mængden af CO₂ bundet i karbonater er 40.000 gange større end mængden i atmosfæren. Selv hvis man forestiller sig en total lagring af CO₂ i karbonat vil der derfor ikke komme relativt meget mere til. I modsætning hertil står opbevaring i oceanerne, som kun indeholder 52 gange mere CO₂ end atmosfæren. Karbonatlagring er klart at foretrække frem for fysisk og/eller maritim lagring, omend der stadig er et stykke vej før metoden kan implementeres industrielt. Selvom CO₂ lagring ser lovende ud, er de fleste forskere enige om at det ikke er en permanent løsning, men blot et mellemstadie på vej mod en mere bæredygtig fremtid. Den nye løsning på klimaproblematikken må indeholde energiproduktion uden eller kun med minimalt udslip af drivhusgasser. Nutidige eksempler herpå er de vedvarende energiformer vindenergi, vandkraft og solenergi samt atomenergi. Om hvorvidt det er nødvendigt og anbefalelsesværdigt at forske og investere i en midlertidig løsning er til stor debat. Modstandere mener ikke det er uoverkommeligt at springe mellemløsningen over og alene satse på vedvarende energi eller atomkraft.  Hvorfor overhovedet oplagre CO2? De sidste 150 år er koncentrationen af CO₂ i atmosfæren vokset markant. Mange forskere mener, at dette skyldes menneskers udledning i forbindelse med produktion og udvikling. Hvis der udvikles bæredygtige eller ligefrem CO₂-neutrale produktionsmetoder, kan den menneskelige udledning mindskes. Et eksempel på en metode til CO₂-neutralisering, som ikke kræver total omlægning af de nuværende produktionsmetoder, er lagring af CO₂ i undergrunden eller i mineralske bjergarter. Dette forekommer lettere end mange alternativer – hvis CO₂'en kan hentes ud af fabrikkens røgafgasning, fordi man så ikke behøver ændre på den almindelige produktionsprocedure.  CO2 som drivhusgas Af de nævnte gasarter er kuldioxid den mindst effektive drivhusgas. De andre gasarter kan absorbere mere energi i form af lys i det energirige infarøde spektrum og/eller har en længere levetid i atmosfæren end CO₂. Kuldioxid som drivhusgas kommer kun til udtryk i forhold til de andre nævnte i kraft af dens voldsomt højere koncentration i atmosfæren. Samt at koncentrationen har været støt stigende de sidste 100 år. Vanddampkoncentrationen er meget varierende og stammer næsten udelukkende fra fordampning fra have og søer. Da fordampningen øges med temperaturen dannes en positiv feedback. For at få et let overblik over udviklingen i drivhuseffekten omregnes alle drivhusgasser til CO₂-ækvivalenter.  Olieproduktion Ved olieproduktion frigøres diverse gasser, hovedsageligt metan fra råolien ved udgasning. Kondensatet er flydende i dybden, men gasserne frigøres ved det lave tryk på jordoverfladen. Mange steder afbrændes naturgassen i pyrolysetårne af sikkerhedshensyn, mens det i Nordsøen indsamles til forbrug. CO₂ fra råolien udledes, med yderst få undtagelser, direkte til atmosfæren. CO₂ i råolien kommer fra bakteriers metabolisme, før aflejringen dræbte disse.  Merudvinding Da oliefelterne er gastætte, kan CO₂ pumpes ned og øge trykket som i en spraydåse. Dette kan øge de dybere boringers indvindingsgrad, efterhånden som olien fjernes. Omtrent 30 til 50 millioner tons CO₂ pumpes årligt ned i amerikansk kontrollerede oliefelter. Dette kan forekomme attraktivt, da man allerede har stor viden om kuls, olies og gas' geologi og indtægterne fra den øgede olieudvinding kan trækkes fra udgifterne til CO₂-nedpumpningen. Ulemper er bl.a., at gamle oliefelter ofte ligger meget spredt og ikke har særlig stor kapacitet hver for sig. Ligesom efterfølgende afbrænding af den ekstra udvundne olie antagelig vil eliminere hele den opnåede reduktion i CO₂-udledning.