Une partie du CO2 capté peut être valorisée dans l'industrie agro-alimentaire ou chimique. Cependant les besoins sont très inférieurs aux quantités potentiellement récupérables.

Il existe plusieurs types de stockage géologique possibles, à des niveaux de connaissance différents mais dans tous les cas, le CO2 devra être stocké à des profondeurs suffisantes (supérieures à 1 000 mètres) pour atteindre l'état supercritique de façon à occuper un volume le plus faible possible.

Le stockage dans des réservoirs de pétrole ou de gaz naturel en fin de vie.
Ce type de stockage présente plusieurs avantages parmi lesquels le plus important est d'être mieux connu et étanche. Ces gisements naturels ont en effet démontré leurs capacités à contenir des hydrocarbures pendant plusieurs millions d'années.
Par ailleurs, le stockage de CO2 dans ce type de gisements est une pratique qui, bien que non généralisée, est connue de l'industrie pétrolière et gazière. En effet, les pétroliers injectent du CO2 pour réduire la viscosité du pétrole, améliorer sa mobilité et donc augmenter son taux de récupération. Cette technique est connue sous le nom d'EOR (Enhanced Oil Recovery ou récupération assistée de pétrole). Enfin, une partie des infrastructures en place pour l'exploration et l'exploitation du pétrole (canalisations et puits par exemple) peut servir au stockage du CO2 et ainsi contribuer à réduire les coûts.
En revanche, ces réservoirs ne sont pas toujours situés à proximité des sources de CO2 et le volume global disponible pour le stockage peut se révéler insuffisant par rapport aux besoins.


Le stockage dans certaines veines de charbon trop profondes pour être exploitées.  
Dans ce cas, la veine de charbon n'est pas utilisée comme réservoir mais le stockage du CO2 repose sur son absorption par le charbon et permettrait, à condition que la veine de charbon soit bien recouverte de couches étanches, à la fois de stocker du CO2 et de récupérer du méthane (ECBMR - Enhanced Coal Bed Methane Recovery ). Cependant, ce type de stockage demande encore à être mieux appréhendé.


Le stockage dans les aquifères salins.
Localisés dans les bassins sédimentaires, ces aquifères sont nombreux et peuvent avoir des superficies de plusieurs milliers de km2. Ils peuvent être offshore (en mer) ou onshore (à terre). Constitués de roches poreuses et perméables souvent gorgées d'eau salée impropre à la consommation, ces aquifères, lorsqu'ils sont suffisamment profonds (> 800 mètres) et recouverts de couches imperméables pourraient être utilisés pour stocker d'importantes quantités de CO2 . Mais de nombreux travaux doivent encore être menés pour mieux connaître ces aquifères.

                                         
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