Thu giữ và lưu trữ carbon (CCS) là hoạt động loại bỏ hoặc cắt giảm lượng khí thải carbon dioxide (CO2) khỏi bầu khí quyển. CCS bên cạnh biện pháp tự nhiên (như rừng, đồng cỏ, đất, đại dương, các vùng nước), còn có biện pháp nhân tạo là các phương pháp công nghiệp. Tuy nhiên, CCS có các thách thức lớn như sau:

1. Rủi ro rò rỉ ra mặt đất: Cần phải lưu trữ carbon dioxide (CO2) đúng cách, nếu không nó có thể thoát ra môi trường xung quanh. Trong trường hợp rò rỉ trên diện rộng, nồng độ CO2 trong khí quyển sẽ làm tăng đáng kể tình trạng ô nhiễm đất và ô nhiễm nguồn nước. Ngoài ra, nếu CO2 lan đến khu vực đông dân cư, có thể gây ra rủi ro sức khỏe cho cộng đồng địa phương.

2. Khó khăn phát triển cơ sở hạ tầng: Việc xây dựng cơ sở hạ tầng CCS phải đối mặt với các vấn đề như tác động đến môi trường, di dời quần thể động thực vật hoang dã, suy thoái môi trường sống. Hơn nữa, các công trình này có nguy cơ rò rỉ hay xáo trộn đáng kể khi thiên tai xảy ra.

3. Tiếp tục phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch: Một số sáng kiến ​​CCS hiện tại chủ yếu tập trung vào phương pháp bơm carbon dioxide thu được vào các mỏ dầu hiện có để tăng lượng dầu có thể khai thác. Mặc dù nó giúp giảm lượng khí thải CO2 nhưng có thể dẫn đến tăng sản lượng nhiên liệu hóa thạch.

4. Tác động đến dư luận: Người dân nói chung còn ít thông tin tiếp cận các phương pháp khả thi của CCS. Những lo ngại liên quan đến việc đưa loại khí vô hình vào lòng đất gần khu dân cư, mà đem lại sự tin tưởng về độ an toàn cao cho người dân vẫn chưa được giải quyết.

5. Chi phí cao: Các chương trình này thường tốn kém và thiếu hiệu quả, khiến việc kêu gọi đầu tư trở nên khó khăn. Mặc dù đã có khoản đầu tư đáng kể trên toàn cầu vào các dự án như vậy trong các năm qua, nhưng không có nhà máy quy mô thương mại nào tồn tại.

6. Kém hiệu quả: Quy mô thu giữ carbon dioxide còn rất nhỏ so với lượng phát thải hằng năm của chính loại khí nhà kính này, một trong những tác nhân chính gây ra sự nóng lên toàn cầu. Đây là một trong những lý do khiến nỗ lực chống biến đổi khí hậu vẫn chưa đạt mục tiêu mong muốn.

Các thách thức nêu trên cho thấy, việc cô lập carbon là vấn đề không đơn giản. Vấn đề lớn với việc thu giữ và lưu trữ carbon là chi phí cao và bảo vệ môi trường. Mặc dù CCS giúp chống lại biến đổi khí hậu, nhưng cần cân nhắc những ưu điểm, nhược điểm của các phương pháp thực hiện.

Nếu CO2 có thể được thu giữ trong bất kỳ hoạt động nào, điều đó sẽ giúp chúng ta trở nên trung hòa carbon nhanh hơn. Trong đó, cách đơn giản nhất, đỡ tốn kém để mở rộng quy mô thu giữ carbon là khuyến khích phát triển môi trường tự nhiên, như trồng rừng, tái tạo rừng, cải tạo đất nông nghiệp, cũng như loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi biển, hồ và đại dương.