碳截存 （英語：Carbon sequestration ，或稱碳儲存 （英語：carbon storage ））是把捕集到的碳（二氧化碳 ）儲存於碳匯 （或稱碳庫（carbon pool））的過程。[ 2] （p. 2248） 碳截存是種自然發生的過程，但也可運用技術來增強或是達成，例如透過人為的碳捕集與封存 項目來進行。截存有兩種主要的做法：地質封存和生物截存（可用biosequestration表達）。[ 3]
示意圖，顯示人類活動產生的二氧化碳如何經地質和生物方式截存的過程。[ 1] 二氧化碳 (CO2 ) 可經生物、化學和物理等自然過程從大氣中捕集。[ 4] 土地利用 改變和施行農業 活動而被加速，例如將農業用地轉為種植可快速生長的非農作物。 [ 5] [ 4] 鹵水 含水層 或舊油田內。其他涉及碳截存的技術包括生物能源與碳捕獲和儲存 （BECCS）、生物炭 、加速風化 直接空氣捕獲 和儲存（DACCS）。
森林、海岸海藻林 和其他形式的植物在生長時會吸收二氧化碳，將其結合成生物質 。但這種生物儲存方式因無法保證能長期封存，而被認為是種不穩定的碳匯。例如野火 或疾病等自然事件、經濟壓力和不斷變化的政治優先事項就會導致封存的碳重新釋放進入大氣。[ 6] 碳酸鹽 形式（礦物封存）儲存在地殼中。這類做法被認為是穩定的做法 - 二氧化碳可無限期封存，持續相當長的時間（數千到數百萬年）。
有幾種海洋碳截存技術雖被提出，但迄今尚未有大規模應用：海藻種植 海洋施肥 直接深海注入二氧化碳法 [ 7]
碳截存這個名詞在不同的文獻和媒體中均被提出。聯合國IPCC第六次評估報告 將其定義為"在碳匯中儲存碳的過程"。[ 2] （p. 2248） 之後這"匯（或庫）" 被定義為"地球系統中的一個儲存所在，讓碳 和氮 等元素以各種化學形式駐留一段時期"。[ 2] （p. 2244）
美國地質調查局 （USGS）對碳截存的定義是："碳截存是捕集與儲存大氣中二氧化碳的過程。"[ 3] 碳捕集與封存 （CCS）之間的區別會很模糊。而聯合國 政府間氣候變化專門委員會 （IPCC）將CCS定義為"將源自工業流程，相對純淨的二氧化碳流分離、處理之後再運往特定地點作長期儲存的過程"。[ 8] （p. 2221）
由此，CCS的定義是以"人工方式"進行碳封存的技術應用。
"sequestration"這個字源自拉丁語 "sequestrare"，意思是"擱置"或是"放棄"。英語中的"sequestered"的意思是隔離、孤立。[ 9]
碳截存是自然界碳循環 過程中的一部份 - 碳在地球的生物圈 、土壤圈 、地質圈 水圈 和大氣層 之間進行交換。
二氧化碳可通過生物、化學或物理過程由大氣中以自然方式捕集。
碳截存所具的碳匯作用，有助於緩解氣候變化，可把氣候變化的有害影響降低。它有助於減緩因燃燒化石燃料 和經營集約化畜牧事業而釋放的溫室氣體在大氣和海洋中積累。 [ 10]
碳截存於減緩氣候變化的作用，既可用以輔助與強化自然發生的碳截存，也可單獨進行。
在碳捕集與封存的做法中，碳截存指的是"儲存"的部分。採用的是人工封存技術，例如深層地質結構（包括鹵水層和廢棄油氣田）中的氣態式封存，以及將二氧化碳與金屬氧化物反應，產生穩定碳酸鹽後的固態式封存。[ 11]
採人工方式時，首先須將其捕集後再儲存，或能顯著延遲或防止其從富含碳的材料重新釋放進入大氣（經燃燒、腐爛等過程），並將這類材料納入持久用途（例如採伐後的木材可用於建築或一系列其他耐用產品），將碳封存多年甚至長達幾個世紀。[ 12]
位於澳大利亞 塔斯馬尼亞州 中部費爾德山國家公園 杜布森湖（Lake Dobson），當地茂盛的特殊植物品種Richea pandanifolia 森林砍伐後裸露的土地（海地 2008年）。 生物碳封存指的是通過持續或增強的生物過程，把大氣中二氧化碳捕集和封存。例如透過林地復育 和可持續森林管理 等土地利用法，提高光合作用 速率以達成。[ 13] [ 14] 泥炭 地、濕地 和草地 等生態系統的保護、管理和復育來達成。 [ 15]
在農業 和林業 的做法中有增強土壤碳
就林地在碳封存的功能中，避免森林砍伐 遠優於砍伐樹木之後再重新植樹造林 ，因為砍伐森林的結果會導致不可逆轉的影響，例如生物多樣性 喪失和土壤退化 。[ 16] [ 17] [ 18]
估計全球每年約損失150億棵樹木，全球樹木自人類文明開始以來，已減少約46%。[ 19]
在林地復育和減少森林砍伐過程中有四種主要方式可增加碳截存。首先是增加現有森林的體積。其次是在林相和景觀尺度上增加現有森林的截碳強度。[ 20] [ 21]
植樹造林是指在以前沒有樹木覆蓋的地區造林。保護森林 [ 22] [ 23] [ 24] [ 25] 掩埋 或在建築中使用。但樹木無法永久生長，種植較長壽命的樹（> 100年）與林地復育，可在相當長的時間內把碳封住，然後逐漸釋放，在最大限度內減少碳對21世紀氣候的影響。地球提供足夠的空間，可額外再種植1.2兆棵樹。[ 19] [ 26] 種植兆棵樹運動 [ 27]
截至2050年，如果全球所有新造建築都使用90%的木材（主要在低樓層建築中大量採用木材），每年可淨捕集7億噸碳，[ 28] [ 29] [ 30] 混凝土 等的碳排放。
所謂城市林業 [ 31] [ 32] 蒸發散 作用，有重要的降溫功能，可節省對空調的需求，而減少溫室氣體排放。[ 32]
参见：藍碳
健康的濕地生態系統中的一例。 全球藍碳所在地分佈圖（海草森林（綠色）、鹽鹼灘（黃色）及紅樹林（棕色）。
[ 33] 濕地復育涉及重建或復育的手段，把濕地的自然生物、地質和化學功能恢復。 [ 34] [ 35] 紅樹林 、海草 林地、鹽鹼灘 等的[ 35] [ 36] [ 37] [ 38] [ 39] 美國 和世界各地均已實施許多復育項目。[ 40] [ 41] [ 42]
濕地與森林一樣，必須持續不受到干擾，才能完成封存過程。如果受到任何干擾，儲存在當地植物和沈積物中的碳將會再度被釋放進入大氣，而無法發揮碳匯的功能。[ 43] 甲烷 [ 44] 一氧化二氮 ，[ 45] [ 42]
濕地生態系統是當水流入植被茂盛的土地，當地的植物經適應後所形成。[ 46] [ 47] 潮汐沼澤 [ 48] 污染物 ，以及為眾多鳥類、魚類、昆蟲和植物提供棲息地。[ 47]
氣候變化會改變土壤碳儲存的功能，將其從碳匯轉變為碳排放源。[ 49] 永久凍土 地區的溫室氣體排放會隨之增加。當永久凍土融化時，土壤中的可用氧氣和水會增加，[ 49] [ 49]
氣候變化與濕地之間的聯繫尚未完全被了解。[ 49] [ 50]
沼澤蘊藏地球生態系統中大約30%的碳。[ 50] [ 50] 甲烷排放 [ 49]
泥炭沼澤之能充當碳匯，是因為其會積累僅部分腐爛的生物質，否則這些生物質將會持續完全腐爛。泥炭地作為碳匯或碳源的作用存在差異，與世界不同地區和一年中不同時間的氣候狀況有關聯。[ 51] [ 52]
多年生草本 植物柳枝稷 ，可生產生物柴油 、保護土壤及將二氧化封存存於土壤中。農田土壤中的土壤有機碳（SOC）比自然植被 的含量為低。當土壤由自然土地或半自然土地（如森林、林地、草地、草原 和疏林草原 ）轉變為農田時，土壤中的SOC含量會減少約30-40%。[ 53] [ 54] 多年生作物 [ 53] 耕作 的需求，有助於減緩土壤侵蝕，而增加土壤有機質 。在全球的土壤中估計含有超過8,580吉噸（Gt，十億噸）有機碳，超過地表植被中所含有的十倍。[ 55] 真菌 的土壤所釋放的二氧化碳比別的土壤少。[ 56]
改變農業做法是種公認的碳封存方法，因為土壤可作為有效的碳匯，每年因此可抵消2010年二氧化碳排放量的20%。[ 57] 免耕農業 ）。透過恢復有機農業和利用蚯蚓 可抵消大氣中每年4吉噸的二氧化碳。 [ 58] 堆肥 ）。
減少農業碳排放的方法可分為兩類：減少和/或替代排放，以及增強由大氣中移除。其中一些減排涉及提高農場運作效率（例如使用更節能設備），而另一些涉及中斷自然碳循環。此外，一些有效的技術（例如避免秸稈焚燒 [ 59]
由於目前保護森林措施尚不能解決導致森林砍伐背後的驅動因素（亞馬遜森林遭受砍伐的最大的驅動因素是開闢土地作牧場，生產牛肉），[ 60] 全球森林觀察 等衛人造星監測系統、相關環保關稅 及產品認證。[ 61] [ 62] [ 63]
對大草原 作復育是項保育 工作，目的在恢復因工業、農業、商業或住宅開發而受破壞的大草原土地。[ 64] [ 65] [ 66] [ 67]
城市草坪可儲存大量的碳。儲量會隨著時間的演進，由最近的干擾（例如房屋建設）後開始，逐步增加。[ 68]
本節摘自農法存碳
所謂農法存碳是各種農法的總稱，目的是捕集大氣中的碳，然後將其封存到土壤以及作物根部、木材和樹葉中。增加土壤有機質的含量可幫助植物生長、增加土壤中總碳含量、提高土壤保水能力，[ 69] [ 70] 氣候智能型農業 [ 71]
主条目：竹業
竹林所能儲存的碳總量比一般成熟的森林為少，但其固碳的速度比成熟的森林或樹木種植園快得多。因此，竹材種植具有顯著的碳截存潛力。[ 72]
據估計，全球土壤中含有約2,500吉噸碳，是大氣中含量的3倍多，是活體植物和動物中碳含量的4倍。[ 73] [ 74]
所有農作物在生長期間都會吸收二氧化碳，而在收穫後釋放。移除農業產生二氧化碳的目標是利用作物及其與碳循環的關係，而把碳永久封存在土壤中。做法是把生物質返還土壤，讓植物所含的碳還原至元素形式，並以穩定狀態儲存。方法包括有：
在作物種植季節之間，使用覆土作物 如草和雜草臨時覆蓋地表
將牲畜集中在小圍場中，一次連續幾天，讓其能輕鬆而均勻吃草。如此做可促使草類根部能深入土壤。土地因受牲畜踐踏，老草和糞便會滲入土壤。[ 75]
用乾草或枯枝覆蓋光禿的圍場，以免土壤免受陽光照射，讓土壤能保住更多的水分，有利碳捕集微生物生長。[ 75]
把退化、邊際和廢棄的土地復育，重新用於農業或其他用途，以減緩碳釋放。[ 76] [ 77] [ 78] 利用農地封存碳的做法可對土壤、空氣和水質產生積極影響、有利於野生動物 以及擴大糧食生產。在退化農田中，每增加1噸土壤碳儲存，每公頃可增產20至40公斤小麥 、或可增產10至20公斤玉米 或是增產0.5至1公斤豇豆 。[ 79]
農地固碳的能力可被逆轉。當土壤受到破壞，或是採用集約耕作方式，土壤反而會成為溫室氣體的淨排放源。通常土壤經過封存幾十年後，會變得飽和並停止吸收碳。表示全球土壤所能容納的碳量有其限度。[ 80]
土壤封存碳的成本受許多因素影響，包括土壤品質 澳大利亞 和紐西蘭 等政府正在考慮當農地的土壤碳含量已充分增加後給予證明，之後得以碳信用 的形式出售。[ 75] [ 81] [ 82] [ 83] [ 84] [ 85]
生物炭是將廢棄生物質利用熱裂解所產生的木炭。然後運送到掩埋場，或用作土壤改良劑以形成黑土 。[ 86] [ 87] [ 88] [ 89]
前述黑土為人造的高碳土壤，也被當作一種封存機制而進行研究。生物質經熱裂解後，其中大約一半的碳可被還原為木炭（稱為生物炭或農業炭），可在土壤中存在幾個世紀，而成為一種有用的土壤改良劑，特別是在熱帶土壤中。[ 90] [ 91]
生物炭通常由廢棄生物質經熱裂解而成，或是運去掩埋，或用作土壤改良劑以形成黑土 。
直接把生物質（例如樹木）掩埋，等於模仿產生化石燃料的自然過程。 [ 92] 北方針葉林 (2.1吉噸/年) 。[ 12] [ 12] 基於自然的解決方案 ，被提出的方法包括建立"木材庫"，將（含碳的）木材在無氧條件下儲存。[ 93]
地質封存指的是將二氧化碳儲存在開採過後的油氣井、鹵水地層或是深處無法開採的煤層中。
當從點源（例如水泥 廠）捕獲二氧化碳後，[ 94] 巴 的超臨界流體 ，然後經管道運輸到儲存地點，再注入地下深處（通常深達1公里左右），可穩定儲存達數億年。[ 7] [ 95]
良好碳儲存地點所具備的要件為：岩石孔隙度、滲透性、無斷層和岩層的幾何形狀。理想地點的介質（例如砂岩 或石灰岩 ）具有高孔隙率和滲透性。砂岩的滲透率範圍為1至10−5 達西 蓋層 ）。頁岩 是種非常好的蓋層，滲透率為10−5 至10−9 達西。一旦注入，二氧化碳羽流將通過浮力上升，因為其的密度低於周圍環境。一旦抵達蓋層，在遇到縫隙之前會持續橫向擴展。如果注入區附近有斷層，二氧化碳就有沿著斷層移到地表，洩漏到大氣中的可能，對周圍地區的生命構成危險。另一風險是此種儲存會誘發地震活動。如果注入二氧化碳產生過高的壓力，地層就會破裂，而引發地震。[ 96]
二氧化碳在地底可以超臨界流體相存在，或是溶解在地下水/鹵水中。它也可與地質構造中的礦物質發生反應，產生碳酸鹽。
全球地下原儲存油氣的空間估計可用來儲存675-900吉噸的二氧化碳，而無法開採的煤層估計可儲存15-200吉噸的二氧化碳。深層鹵水層的容量最大，估計有1,000–10,000吉噸的容量。[ 95] [ 97]
智庫 全球碳捕集與封存研究所（Global CCS Institute）總結許多既存大型碳捕集與封存項目，已證明這種碳儲存方法的可行性和安全性。[ 98] [ 96]
美國能源部 於2020年9月撥付7,200萬美元聯邦資金，用於支持碳捕集技術的開發和推展。[ 99]
美國從1972年開始就廣泛使用二氧化碳於提高原油採收率 （簡稱EOR）作業。[ 10] 德克薩斯州 就有超過10,000口油井被注入二氧化碳。這些氣體部分源自人為作業，但主要產自大型天然地質構造，經由超過5,000公里（3,100英里）的大型二氧化碳管線網絡輸送到油田。也有在加拿大西部沉積盆地 （WCSB）重質原油產地中使用二氧化碳輔助採收的建議。[ 100] 阿薩巴斯卡油砂 產地（每年約7,000萬噸）位於前述重質原油儲層以北僅數百公里，最有機會讓重質原油開採受益。
所謂礦物封存的做法是以生產固體碳酸鹽的形式捕集碳。這個過程在自然界中進行得很慢，是地質時期石灰石沉澱與積累的原因。地下水中的碳酸與矽酸鹽 類緩慢反應，溶解鈣 、鎂 、鹼 和二氧化矽 ，並留下粘土礦物殘留物。溶解的鈣和鎂與碳酸氫鹽 發生反應，沉澱為碳酸鈣 和碳酸鎂 ，水中甲殼類生物體用此種過程來製造外殼。生物體死亡後，其外殼沉降，最終累積成石灰石。石灰石經過數十億年的地質時間，含有地球上的大部分碳。正在進行的研究目的在加速與鹼-碳酸鹽反應 [ 101]
一些蛇紋岩 礦床正受到調查，作為潛在的大規模二氧化碳儲存所在，例如在澳大利亞新南威爾斯州 的蛇紋岩礦床正進行首個礦物碳酸化試驗工廠項目。[ 102] [ 103]
一種提議是把富含橄欖石 的純橄欖岩 ，或其水合等效的蛇紋岩與二氧化碳形成碳酸鹽礦物 - 菱鎂礦 ，以及二氧化矽和氧化鐵（磁鐵礦 ）。
由於蛇紋岩產生的碳酸鎂不具毒性 且穩定，這種封存法受到青睞。理想的反應涉及橄欖石（反應1）或蛇紋岩（反應2）的鎂端元成分，後者通過水合和矽化衍生自早期橄欖石（反應 3）。橄欖石或蛇紋岩中的鐵會降低封存效率，因為這些礦物的鐵成分會分解為氧化鐵和二氧化矽（反應4）。
主条目：類沸石咪唑酯框架
類沸石咪唑酯框架（簡稱ZIF）是類似於沸石 的]金屬有機框架材料 。由於ZIF具有的孔隙率、化學穩定性和耐熱性，人們正在檢查ZIF捕集二氧化碳的能力。[ 104] [ 105]
二氧化碳與金屬氧化物（例如方解石 、菱鎂礦）發生放熱反應，生成穩定的碳酸鹽。這種過程（二氧化碳轉化為石頭）會在數年的時間內自然發生，並導致大量地表石灰石形成。橄欖石就是其中一種金屬氧化物。.[ 106] 玄武岩 中含有的氧化鎂 和氧化鈣 已被證明是捕集與封存二氧化碳的可行方法。[ 107] [ 108]
現成的超基性岩 尾礦 細粒金屬氧化物，可用於此目的。[ 109] [ 110] [ 111] [ 112]
可透過化學過程將二氧化碳從大氣中移除，並以穩定的碳酸鹽礦物形式儲存。此過程（二氧化碳化為礦石）被稱為"礦物碳化除碳"或礦物封存。過程涉及二氧化碳與充足可用的金屬氧化物（氧化鎂 (MgO) 或氧化鈣 (CaO)）反應而形成穩定的碳酸鹽。這些反應有放熱過程 ，可在自然界發生（例如岩石在地質時期的風化過程）。[ 113] [ 114]
CaO + CO → CaCO
MgO + CO → MgCO 鈣和鎂在自然界中通常以矽酸鹽（例如鎂橄欖石 和蛇紋岩）的形式存在，而不是以二元氧化物的形式存在。對於鎂橄欖石和蛇紋岩，反應為：
Mg + 2 CO → 2 MgCO + SiO Mg + 3 CO → 3 MgCO + 2 SiO + 2 H 上述兩種反應在低溫下較為有利。[ 113] [ 115] [ 116] [ 117]
二氧化碳會自然與蛇綠岩套 表面的橄欖岩 發生反應，特別是在阿曼 。有人建議可加強此一過程來進行二氧化碳的自然礦化。[ 118] [ 119]
當二氧化碳溶解在水中並注入地下熱玄武岩時，顯示二氧化碳會與玄武岩發生反應，形成固體碳酸鹽礦物。[ 120] 冰島 的試驗工廠於2017年10月啟動，每年從大氣中捕集多達50噸二氧化碳，並將其儲存在地下玄武岩中。[ 121]
於加拿大英屬哥倫比亞省 的研究人員開發一種低成本的菱鎂礦（也稱為碳酸鎂）生產工藝，可截存空氣中或污染點源（例如火力發電廠）中的二氧化碳。有天然存在的菱鎂礦晶體，但通常累積非常緩慢。[ 122]
混凝土是種有前途，用來捕集二氧化碳的物質。混凝土具有的幾個優點包括（但不限於）：由於在世界各地均有大量生產，因此提供充足的鈣、二氧化碳以碳酸鈣形式儲存，具有穩定熱力學條件，以及其在基礎建設中廣泛使用，可長期將二氧化碳封存。[ 123] [ 124] [ 125] 德國 上市海德堡水泥 公司的研究顯示將拆除和再生的混凝土轉化為補充混凝材料，在新混凝土生產中可與波特蘭水泥 一起充當輔助粘合劑而維持碳封存。[ 126] [ 127]
示意圖，顯示深海食物網 海洋微生物 海洋通過不同的過程可自然封存碳。[ 128] 溫鹽環流 將溶解的二氧化碳轉移到更易溶解的較冷水域，而增加海洋內部的碳濃度。生物泵通過光合作用將無機碳轉化為有機碳，將溶解的二氧化碳從海洋表面轉移到海洋內部。在呼吸作用和再礦化作用中倖存下來的有機物可經下沉的顆粒和生物體遷移到深海中。
本節摘自藍碳
藍碳是在減緩氣候變化背景下所採用的一個名詞，指的是"生物驅動的碳通量和海洋系統中易於管理的碳儲存。"[ 129] :2220 最常見的是潮汐沼澤、紅樹林以及海草在碳截存中的作用[ 129] :2220 這樣的生態系統有助於減緩氣候變化以及促進基於生態系統的調適 [ 129] :2220
更多信息：海藻種殖
海草林
海藻 生長在淺海和沿海地區，可捕集大量的碳，然後通過海洋機制輸送到深海，如此抵達深海的海藻可將碳隔離，防止其與大氣交換長達數千年。[ 130] [ 131] 厭氧消化 ）產生生物甲烷（可再生天然氣 ），作為天然氣的替代品，作發電之用。一項研究顯示如果海藻養殖場覆蓋9%的海洋，就可生產足夠的生物甲烷用以取代地球對化石燃料能源的需求，每年從大氣中消除53吉噸二氧化碳，並且每年為100億人口以可持續生產方式生產人均200公斤的魚。[ 132] Laminaria digitata 墨角藻屬 糖海帶 [ 133]
人們正在研究利用一般海藻和微藻 [ 134] [ 135] 浮游植物 僅佔全球植物生物量的1%，但其光合固定二氧化碳量佔全球的一半（全球淨初級產量每年約50Pg（Pg，拍克，1015 克）），氧氣產量也佔一半。[ 136]
由於藻類缺乏陸地植物所具有的木質素 ，因此藻類中的碳會比陸地上捕集的更快返回大氣。 [ 134] [ 137] 原材料 以生產各種生物燃料。[ 138]
採收海藻的婦女。 大規模海藻養殖（稱為"海洋造林"）可封存大量的碳。[ 139] [ 140] [ 140] [ 140] [ 140] [ 140] IPCC氣候變化與海洋和冰凍圈特別報告 [ 141]
位於南大西洋 阿根廷 海岸外，曾經實驗過的鐵質施肥所造成的的藻華，但今日這種海洋碳截存的做法已不再被積極採用。 本節摘自海洋施肥
海洋施肥（也可寫為ocean nourishment）是種從海洋中移除二氧化碳的技術，其基礎是刻意將植物營養引入上層海水，以增加海洋植物產量，同時移除大氣中的二氧化碳。[ 142] [ 143] 鐵質施肥 ，可刺激浮游植物的光合作用。浮游植物可把海洋溶解的二氧化碳轉化為碳水化合物 ，其中一些在氧化之前會沉入更深的海洋。在十多項公海所做的實驗證實，經向海洋中添加鐵質可讓浮游植物的光合作用提高多達30倍。[ 144]
這是經過較為深入研究的二氧化碳移除 (CDR) 方法之一，但就時間尺度而言，這種方法封存碳的時間僅能維持在10-100年之間，依洋流混合時間而定。雖然表面海洋酸度會因施肥而降低，但當下沉的有機物再礦化時，深海酸度將會增加。 在2021年所發表對CDR的研究報告顯示，這項技術具有高效、低成本且可擴展（中高置信度），而有中等置信度的環境風險發生機會。[ 145] [ 145]
目前已有幾種技術提出，包括微量營養素鐵（稱為鐵質施肥）或氮和磷 （均為常量營養素 ）施肥。但在2020年代初期所做的研究顯示只能永久封存少量的碳。 [ 146]
人工湧流或是下沉流是種會讓海洋水層變動而混合的方法。讓不同的海洋水層混合，可移動營養物質和溶解的氣體，為氣候工程 提供新的途徑。[ 147] 藻華 來達成，藻類在生長時會儲存碳，在死亡後會輸出碳。[ 147] [ 148] [ 149] [ 150]
把不同海水層混合，涉及將更稠密和更冷的深層海水輸送到表面的混合層 。海洋溫度隨著深度的增加而降低，更多的二氧化碳和其他化合物能夠溶解在更深的海水中。[ 151] [ 152] 海洋碳循環 即可達到目的。[ 153] 真核生物 會吸收碳，而把二氧化碳降低。不同水層間的熱量交換也會導致混合層的海水捕集並吸收更多的二氧化碳。但這種方法並沒有獲得太大的關注，因為藻華會阻擋陽光並釋放有害毒素 ，而危害海洋生態系統。 [ 154] 珊瑚礁 的生長。海水中溶解的二氧化碳增加會產生碳酸，阻礙海洋生物鈣化 食物鏈 造成重大破壞。[ 155]
這種封存法涉及注入二氧化碳進入深海地層。二氧化碳首先與海水混合，然後與玄武岩發生反應，這兩者都是富含鹼性的物質。這種反應導致Ca2+（鈣）和Mg2+（鎂）兩種離子釋放，形成穩定的碳酸鹽礦物。[ 156]
對於其他形式的海洋封存碳法，注入海底玄武岩封存是種良好替代方式，因為它具有多種捕集機制，可確保額外的防洩漏保護。措施中包括"地球化學、沉積物、重力和水合物 形成"。由於二氧化碳水合物比海水中的二氧化碳密度更大，因此洩漏的風險很小。在超過2,700米（8,900英尺）的深度注入二氧化碳可確保二氧化碳的密度大於海水，而維持下沉狀態。[ 157]
一種可能的注射地點是位於北美洲板塊 西緣的胡安·德富卡板塊 。美國拉蒙特-多爾蒂地球觀測所 的研究人員估計此板塊可能具有208吉噸的封存能力。容量可涵蓋美國當前 100多年的全部碳排放量（參見美國溫室氣體排放 [ 157]
冰島從事碳封存的公司CarbFix [ 117] [ 158]
與岩石中的Mineralization (geology) 隱沒帶 對海水的緩衝能力。 [ 159]
除採用添加碳酸礦物以加速風化之外，另一種建議是進行深海沉積物注入，把液態二氧化注入至少3000米以下的海洋沉積物中，促使二氧化碳水合物生成。可實驗的兩個區域是勘探：1）負浮力區（NBZ），液態二氧化碳的密度高於周圍海水，因此具有中性浮力的區域；2）水合物形成區（HFZ），通常具有低溫和高壓。
二氧化碳溶解在水中時會形成碳酸，因此海水中二氧化碳水平升高後就會發生海洋酸化，並會限制二氧化碳進一步被海洋吸收的速度（溶解度泵）。有幾種鹼 被認為可以中和海水中的酸性，而提高吸收二氧化碳的數量。[ 160] [ 161] [ 162] [ 163] [ 164] [ 165] 氫氧化鈉 添加到海中，同時利用頑火輝石 等火山矽酸鹽岩石來中和廢棄鹽酸 ，有效提高這些岩石的自然風化速度，以提升及恢復海洋的pH值。[ 166] [ 167] [ 168]
一步式碳捕集與封存是種以鹵水為基礎的礦化技術，從海水中捕集二氧化碳並以固體礦物的形式儲存。[ 169]
主条目：直接深海注入二氧化碳法
曾經有人提出把二氧化碳直接注入深層海水，將其儲存在其中長達幾世紀的想法。這一提議在當時被稱為"海洋封存"，但更準確的稱法為"直接深海注入二氧化碳法"。但自2001年左右以來，由於對海洋生物的未知影響、[ 170] :279 [ 7] [ 170] :279 IPCC第五次評估報告 中的氣候變化緩解部分已不再提及"海洋封存"。[ 171] IPCC第六次評估報告 在其"二氧化碳移除分類"中也不再提及"海洋封存"。[ 172] :12–37
封存的成本（不包括捕集與運輸）各不相同，但在某些陸上封存的成本會低於每噸10美元。[ 173] [ 174] [ 175] [ 176]
研究人員提出如下的擔憂：使用碳補償與碳信用 [ 177] [ 178] [ 179] 技術手段 [ 180] [ 181] 斯坦福解決方案項目 [ 182]
有爭論認為把土地權利交還給原住民 ，能更有效保護森林。
更多信息：美國氣候變化政策 美國氣候變化
美國從2010年代中後期開始，有許多氣候和環境政策都試圖利用碳截存在氣候變化緩解中所具有的潛力。其中許多政策涉及保護碳匯生態系統，如森林和濕地，或鼓勵目的在增加碳截存的農業和土地利用做法，如農法存碳或混林農業 ，通常透過對農民和土地所有者提供財政激勵來倡導。
拜登 總統於2021年1月27日簽署的《關於應對國內外氣候危機的行政命令》中多次提到經保護和復育濕地和森林等碳匯生態系統來固碳。其中包括強調農民、土地所有者和沿海社區在碳封存方面的重要性，指示美國財政部 通過基於市場的機制促進碳匯保護，以及指示美國內政部 與其他機構合作，進行創建民間氣候團隊，增加農業固碳等多項措施。[ 183]
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