Le captage

Il est envisagé au niveau de sites où les émissions sont concentrées (installations industrielles).

Différentes filières sont aujourd’hui en cours de développement :

La postcombustion consiste à séparer le CO₂ des fumées en sortie de chaudière. Elle peut concerner les installations existantes (on appelle « retrofit » l’adaptation d’une telle installation), ou des installations futures.

L’oxy-combustion consiste à augmenter la concentration de CO₂ dans les fumées en utilisant de l’oxygène pur au lieu de l’air pour brûler le combustible.

La précombustion consiste à transformer le combustible en gaz de synthèse (mélange H₂/CO) avant qu’il ne soit brûlé. Le monoxyde de carbone est alors transformé en CO₂ et l’hydrogène sert quant à lui à la combustion.

On peut aussi comprimer directement les fumés quand celles-ci sont majoritairement composées de CO₂ (concentration de CO₂ supérieur à 90%). Cela s'applique particulièrement pour les procédés issus de la fermentation.

Le transport

Une fois le CO₂ récupéré au niveau des installations industrielles, celui-ci doit être acheminé vers un site géologique adéquat pour son stockage. Le transport du CO₂ ne pose pas de problème particulier et est déjà couramment pratiqué. Il peut se faire, à l'état supercritique (pression supérieure à 74 bars et à plus de 31°C) ou à l'état liquide, par pipelines ou par bateaux.

Pour les besoins de l'industrie pétrolière, le CO₂ est déjà transporté dans des gazoducs.
La méthode est notamment employée aux Etats-Unis où plus de 900 millions de tonnes par an transitent dans 1 000 km de pipelines. Ce type de transport nécessite une bonne isolation et des installations de compression et d'injection adaptées.

Le CO₂ peut également être transporté et injecté dans le sous-sol à l'état liquide : la température et la pression doivent alors être calculées pour le maintenir en phase liquide (par exemple 10 bars et - 40°C).

Le stockage

Une fois capté et acheminé, le CO₂ va être injecté et stocké dans le sous-sol à une profondeur d'au moins 800 mètres.

Deux modes de stockage industriels sont envisagés :

Le stockage dans des gisements d'hydrocarbures épuisés.
Cette option est a priori la plus facile à mettre en oeuvre puisque ces structures ont retenu du pétrole et du gaz pendant des millions d'années et que ce milieu géologique est bien connu. L'injection de CO₂ permet dans le même temps d'améliorer la récupération des hydrocarbures en place. Toutefois la capacité de stockage dans ces gisements est insuffisante et ils sont très inégalement répartis dans le monde et souvent éloignés des installations industrielles.
Des opérations de stockage expérimentales sont déjà en cours dans ce type de gisements.

Le stockage dans les aquifères salins profonds.
Ce sont des réservoirs d’eau salée non potable, situés à de grandes profondeurs, qui représentent le plus gros potentiel en matière de capacité de stockage. Ils sont mieux répartis à la surface du globe que les gisements d'hydrocarbures. Un effort important de recherche est engagé pour les caractériser et apprécier leur potentiel en termes de stockage géologique.