二氧化碳捕捉与封存（CarbonCaptureandStorage，CSS）是将火力发电所以及工厂排出的二氧化碳埋入地下1000米处，是一项颇受关注的防止地球变暖的重要手段。在海外，碳捕捉与封存也在石油生产基地进行。通常是把二氧化碳压入油层，然后较快地采掘出原本较难采集的石油。
人们要回收和储存从氢制造设备中排出的二氧化碳，不使其排放到大气中。目前在3．9万平方公里的土地上，已开始建设二氧化碳分离和回收设施。被选中封存二氧化碳的区域是位于有微小缝隙、含有水分的砂岩层以及其上被泥岩等致密层覆盖的地层。有缝隙的部分是二氧化碳的“储留层”，相当于盖子的部分是“遮蔽层”。
这项技术在美国以及挪威等国家已经投入使用，日本从20世纪90年代初就开始进行有关深海封存二氧化碳的技术试验，已经取得了一定的成果。海底二氧化碳封存技术也已成为日本政府海洋开发技术发展战略的一部分。2014年起将在日本周边的10处海域进行地层调查，测试适合封存的地区。
在日本北海道苫小牧市，出光兴产石油公司的炼油厂面对太平洋的一角，7月初开始了一项大型试验系统工程，要把建筑设施内排出的温室气体二氧化碳加以回收，然后封闭于海底深处。工程有望在2016－2018年间储存10万吨以上的二氧化碳，同时为建设商用的100万吨级以上设施搜集数据。
苫小牧的试验由日本碳捕捉与封存调查公司实施，该公司获得了电力、石油等领域35家公司的出资。据该公司负责人石井正一介绍，“从陆地到海底挖掘二氧化碳封存井属于世界首次”。从2014年8月开始，工程人员将从陆地开凿3500米和5800米的深井，以便注入二氧化碳。从陆地到海底挖掘二氧化碳封存井属于世界首次。
送入海底的二氧化碳要被附加相当于230倍标准大气压的压力，设施的温度保持在40度，使二氧化碳处于介于气体和液体之间的“超临界”状态，然后进入地层缝隙中。为确认被封存的二氧化碳是否会泄漏，设施周围还要配备测定温度、压力和振动的机器，并利用电脑模拟试验来加以验证。
二氧化碳会慢慢溶解到周围的水中，类似在钟乳洞中那样与矿物质发生化学反应并固定起来。由于有“遮蔽层”存在，溶入二氧化碳的水不会发生大的位置移动。只要附近的断层不发生严重的地层错位和移动，二氧化碳就会留在同一位置。有分析指出，这种技术的安全性将随着时间的推移而增加。日本地球环境产业技术研究机构从2000年开始的试验证明，被压入的二氧化碳经历地震也没有改变位置。但二氧化碳对地层缝隙间的水产生的压力是否会促使断层移动，仍需进行观察。