Dans la séquestration biologique du carbone, les processus naturels captent et stockent le carbone dans les écosystèmes. Par exemple, grâce à la photosynthèse, les plantes absorbent le CO₂ de l’atmosphère et le convertissent en matière organique. Les zones naturelles telles que les forêts, les prairies et les zones humides constituent d’importants puits de carbone et peuvent stocker de grandes quantités de carbone pendant de longues périodes. Le sol peut naturellement séquestrer le carbone, mais cette capacité est altérée lorsque les pratiques agricoles, par exemple le labour, conduisent à une libération du carbone organique piégé.

Plusieurs pratiques de la gestion des terres favorisent la séquestration biologique du carbone. La reforestation et le boisement augmentent de manière significative la capacité de stockage du carbone. L’agriculture durable, comme l’agriculture à labour réduit ou sans labour, qui minimise la perturbation du carbone contenu dans le sol, ou l’agroforesterie, qui intègre des arbres et des arbustes aux cultures et à l’élevage, contribue également à la séquestration. La restauration des zones humides dégradées, telles que les tourbières et les mangroves, améliore leur stockage du carbone dans les sédiments et la biomasse. Cependant, ces écosystèmes peuvent également émettre du méthane.

Le piégeage océanique du carbone consiste à stocker le dioxyde de carbone dans les océans. Les océans absorbent environ un quart du CO₂ produit par les humains de façon naturelle.

Il existe deux stratégies principales pour favoriser la séquestration du carbone dans les océans :

• La méthode d’injection directe capte le CO₂ provenant de sources d’émission et l’injecte directement dans les profondeurs de l’océan. La haute pression et les basses températures de l’océan provoquent la dissolution du CO₂ ou la formation de structures solides appelées hydrates.
• La méthode de fertilisation de l’océan vise à améliorer l’absorption naturelle de l’océan en ajoutant des éléments nutritifs, généralement du fer, à sa surface. Cette méthode stimule la croissance de plantes microscopiques et de microbes qui absorberont le CO₂ de l’atmosphère grâce à la photosynthèse. Lorsqu’elles meurent, ces plantes coulent au fond de l’océan, entraînant avec elles le carbone absorbé. Cependant, cette méthode est encore expérimentale, et ses effets à long terme sur les écosystèmes marins ne sont pas entièrement connus.

La séquestration géologique du carbone capte le CO₂ et l’injecte dans des formations rocheuses poreuses souterraines profondes pour un stockage à long terme (des millénaires). Le CO₂ est comprimé, transporté par oléoducs et stocké dans des sites tels que des réservoirs de pétrole et de gaz naturel épuisés, des couches de charbon inutilisables ou des aquifères salins profonds. S’il est injecté à une profondeur d’au moins 800 mètres, des conditions de pression et de température élevées garantissent un stockage efficace dans les pores naturels des formations géologiques.

La séquestration technologique du carbone est un ensemble de méthodes conçues par l’homme pour capturer et stocker le dioxyde de carbone provenant de gros émetteurs ou directement de l’atmosphère. Ces technologies visent à éliminer les émissions du cycle du carbone et à empêcher leur rejet dans l’atmosphère.

L’approche technologique la plus connue pour piéger le carbone est le captage et le stockage du carbone (« carbon capture and storage » ou CCS). Il s’agit de capturer le CO₂ provenant des principaux émetteurs, tels que les centrales électriques, les usines et les installations industrielles. Le CO₂ capté est comprimé et transporté (généralement par des pipelines) vers des sites de stockage géologiques appropriés. La séquestration géologique du carbone fait partie du processus, mais le captage et le stockage du carbone est un terme plus large qui englobe l’ensemble du processus de capture, de transport et de stockage du carbone.

Il existe d’autres technologies de séquestration du carbone, parmi lesquelles :

• Le captage du dioxyde de carbone dans l’air (« direct air capture » ou DAC), qui permet d’extraire le CO₂ de l’air environnant, offre un moyen d’éliminer les émissions déjà présentes dans l’atmosphère.
• La bioénergie avec captage et stockage du carbone (« bioenergy with carbon capture and storage » ou BECCS), qui consiste à brûler de la biomasse (plantes ou matières agricoles) pour produire de l’énergie, puis à capter et à stocker les émissions de CO₂ qui en résultent. Cette méthode promet d’atteindre les « émissions négatives », parce que le CO₂ absorbé par la biomasse pendant la croissance est retiré de l’atmosphère et stocké.
• La carbonatation minérale, qui est une méthode de conversion du CO₂ en minéraux carbonatés stables (comme le calcaire) par le biais de réactions avec des oxydes métalliques ou des silicates. Cette conversion empêche le CO2 d’affecter l’atmosphère.