การดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และนำไปเก็บในช่องว่างหรือโพรงลึกใต้ดิน (Carbon Capture and Storage : CCS) ยังถือว่าเป็นเทคโนโลยีที่ใหม่
แต่เป็นทางเลือกที่เป็นไปได้สูงในการนำมาใช้เพื่อลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และลดภาวะโลกร้อนได้ในระยะเวลาอันสั้น โดยใช้ได้กับแหล่งปล่อยก๊าซที่ตั้งอยู่กับที่ (เช่น โรงไฟฟ้า โรงงานอุตสาหกรรม และแหล่งปล่อยก๊าซจากครัวเรือน) และแหล่งปล่อยที่เคลื่อนที่ (เช่น รถยนต์) เทคโนโลยีนี้ได้พัฒนามาจนถึงใช้งานได้แล้ว
โดยนิยามแล้ว CCS หมายถึงเทคโนโลยีที่มีการแยกก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาจากก๊าซผสมอื่นๆ ที่ปล่อยออกมาจากแหล่งปล่อยต่างๆ แล้วขนส่งไปสู่แหล่งกักเก็บ และกักเก็บไม่ให้ปล่อยสู่บรรยากาศได้อย่างยาวนาน (มากกว่าพันปี)
ศักยภาพในการช่วยลดก๊าซเรือนกระจกการศึกษาในต่างประเทศพบว่า ภายในไม่เกิน 40 ปีจากปัจจุบัน CCS มีศักยภาพในการลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 15-20% ของปริมาณการปล่อยทั้งโลก (7 พันล้านตันจากทั้งหมด 42 พันล้านตัน) ซึ่งจริงๆ แล้วศักยภาพของ CCS ในการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มีสูง แต่เทคโนโลยีนี้เพิ่งเริ่มนำเข้ามาใช้ ซึ่งต้องลงทุนสูง จึงยังไม่เป็นที่แพร่หลายมากนัก ในทางกลับกัน การลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในช่วงเวลาสั้นเช่นนี้ เทคโนโลยีพลังงานอื่นๆ เช่น การใช้พลังงานทดแทน การประหยัดและเพิ่มประสิทธิภาพพลังงาน จะมีบทบาทมากกว่าเทคโนโลยี CCS
สถานการณ์การใช้ CCS ในปัจจุบันจริงๆ แล้ว เทคโนโลยี CCS มีการใช้มานานแล้วแต่ถูกพัฒนาและปรับใช้เพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเมื่อเร็วๆ นี้เอง โดยเริ่มแรกมีการใช้ CCS เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการขุดน้ำมัน ซึ่งเริ่มใช้ในการขุดน้ำมันของบริษัทในสหรัฐอเมริกามาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2515 และยังเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในบ่อขุดน้ำมันทั่วโลกในปัจจุบัน ซึ่งข้อมูลในปี พ.ศ. 2555 พบว่ามีโครงการขนาดใหญ่ที่ใช้ CCS รวมทั้งหมด 75 โครงการ ในจำนวนนี้มี 16 โครงการที่ดำเนินการแล้วหรืออยู่ระหว่างการก่อสร้าง มีศักยภาพในการลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์รวม 36 ล้านตันต่อปี ที่เหลือเป็นโครงการที่วางแผนว่าจะดำเนินการในอนาคต โดยมีศักยภาพการลดการปล่อยอีก 110 ล้านตันต่อปี โครงการส่วนใหญ่อยู่ในสหรัฐอเมริกา-แคนาดา ยุโรป (70%) และจีน (15%) และอยู่ในอุตสาหกรรมการขุดเจาะน้ำมัน แต่มีบางส่วนเป็นการกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรงที่ไม่เกี่ยวกับการขุดเจาะน้ำมัน อุตสาหกรรมเป้าหมายในอนาคตคือ อุตสาหกรรมปูนซีเมนต์และอุตสาหกรรมหนักอื่นๆ เช่น การผลิตเหล็ก นอกจากนี้ มีการศึกษาพบว่า CCS ยังช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ 25% ในรถยนต์ 40% ในรถบรรทุกและกว่า 50% ในเครื่องทำความร้อนที่ใช้ในครัวเรือน ซึ่งจะเห็นว่ามีพัฒนาการและปรับใช้ CCS กับชีวิตประจำวันมากขึ้น
ในประเทศไทย ยังไม่มีการใช้เทคโนโลยีเหล่านี้เพื่อลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรง แต่ในอนาคตถ้าทั่วโลกหันมาเอาจริงกับการลดก๊าซเรือนกระจก การใช้เทคโนโลยีนี้คงมีผลกับประเทศไทยไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง ในประเทศไทยเองมีการใช้เทคโนโลยีนี้ในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีเพื่อทำให้ก๊าซธรรมชาติบริสุทธิ์ขึ้น บัณฑิตวิทยาลัยร่วมด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี ประเมินไว้ว่า ถ้ามีการใช้ CCS ในโรงไฟฟ้าขนาด 500 เมกะวัตต์ในประเทศไทย ศักยภาพการลดก๊าซเรือนกระจกน่าจะอยู่ประมาณ 1-3 ล้านตันต่อโรงต่อปี และมีค่าใช้จ่ายประมาณ 50-100 ดอลลาร์ต่อตัน
วิธีการดักจับและกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลจากแหล่งปล่อยต่างๆ มีความแตกต่างกันออกไป ทั้งระดับความเข้มข้น แรงดัน อุณหภูมิ และสารเจือปนต่างๆ (ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ และฝุ่น) ประสิทธิภาพของการดักจับขึ้นกับปัจจัยเหล่านี้เป็นหลัก โรงไฟฟ้าที่ใช้ก๊าซธรรมชาติจะมีความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 7-10% ในขณะที่โรงไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินจะมีความเข้มข้นสูงกว่านี้ การดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สามารถแบ่งออกเป็น
๐ การดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์หลังการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล เป็นเทคโนโลยีที่ใช้กันมานานแล้ว มักใช้กับแหล่งปล่อยที่มีความเข้มข้นหรือแรงดันของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำ โดยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจะถูกดักจับด้วยสารละลายจำพวกเอมีน เช่น monoethanolamine เป็นต้น
๐ การดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ก่อนการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล เป็นเทคโนโลยีที่เปลี่ยนเชื้อเพลิงให้เป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และโฮโดรเจน แล้วจึงดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และแยกก๊าซไฮโดรเจนไปเผาไหม้เพื่อให้พลังงาน ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ได้มักมีความเข้มข้นสูงกว่าวิธีแรก จึงง่ายต่อการดักจับ
๐ การใช้ออกซิเจนแทนอากาศในการเผาไหม้ โดยมีการแยกก๊าซออกซิเจนออกจากอากาศก่อนที่จะใช้ในการเผาไหม้ ผลที่ได้หลังการเผาไหม้คือก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ความเข้มข้นสูงกับไอน้ำ ซึ่งไอน้ำสามารถแยกออกมาจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยความเย็น ทำให้ได้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีความบริสุทธิ์สูง
หลังจากที่แยกก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาได้แล้ว ก๊าซก็จะถูกบีบอัดโดยแรงดันสูงจนอยู่ในรูปกึ่งของเหลวทำให้ปริมาตรลดลงประมาณ 400 เท่า สะดวกต่อการขนย้ายไปแหล่งกักเก็บ ซึ่งเป็นช่องว่างหรือโพรงหลังจากที่สกัดเอาน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติออกไปแล้ว ด้วยเหตุผลของความปลอดภัยและป้องกันการรั่วไหล โดยปกติจะใช้โพรงที่อยู่ลึกใต้ดินมากกว่า 1 กิโลเมตรและต้องเป็นโพรงปิด ก๊าซกึ่งของเหลวนี้ จะค่อยๆ แทรกซึมและตกตะกอนเป็นของแข็ง ถูกเก็บอยู่ ณ ที่นั้นตลอดไป CCS จึงถูกมองว่าเป็นการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่ได้ผล
ปัญหาและอุปสรรคของ CCS การปรับใช้ CCS ณ ปัจจุบันยังถือว่าแพงมากเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการลดก๊าซเรือนกระจกอื่นๆ เช่น การปลูกป่า การเพิ่มประสิทธิภาพและการประหยัดพลังงาน อย่างไรก็ตาม มองกันว่า เมื่อไม่มีทางอื่นให้เลือกในการแก้ปัญหาโลกร้อนอย่างทันการณ์ และถ้าราคาของคาร์บอนเครดิตสูงกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน CCS เป็นเทคโนโลยีที่มีศักยภาพสูงทีเดียว
