Moderne Verfahren zur Entnahme von CO2 aus der Atmosphäre sind vielfältig und umfassen unter anderem die Herstellung von Biokohle, bei der Pflanzenreste erhitzt und als kohlenstoffreiches Substrat in den Boden gebracht werden. Ein weiteres Verfahren ist die verbesserte Verwitterung von Gestein, bei der Steine durch Zerkleinerung eine größere Oberfläche erhalten und somit mehr CO2 aus der Luft aufnehmen können. Darüber hinaus gibt es die Abscheidung und Speicherung von Kohlendioxid (DACCS), bei der große Maschinen CO2 aus der Luft entziehen und im Boden speichern. Ein weiteres Verfahren ist die Bioenergie mit CO2-Abscheidung und -Speicherung (BECCS), bei der Pflanzen CO2 während des Wachstums absorbieren und das freigesetzte CO2 bei der Verbrennung speichern.
Ein bemerkenswertes Projekt ist die Anlage „Mammoth“ des Unternehmens Climeworks in Island, die jährlich 0,036 Millionen Tonnen CO2 aus der Luft entfernen soll. Diese Anlage steht in Island aufgrund der Verfügbarkeit erneuerbarer Energien, die für den Betrieb erforderlich sind. In Ländern wie Deutschland könnten solche Verfahren erst interessant werden, wenn ausreichend grüner Strom verfügbar wäre.
In Deutschland gibt es derzeit nur begrenzte Möglichkeiten zur CO2-Entnahme, da eine Infrastruktur und Demonstrationsanlagen fehlen. Zu den wenigen kurzfristigen Optionen zählen die Aufforstung, die Anreicherung von Kohlenstoff im Boden durch Biokohle oder eine ganzjährige Bodenbedeckung. Eine wichtige Frage ist auch, inwieweit Moorwiedervernässung zur CO2-Entnahme beitragen kann.
Es besteht eine erhebliche Lücke zwischen den nationalen Vorschlägen für CO2-Entnahme und den Pariser Klimazielen. Der globale CO2-Ausstoß erreichte 2023 einen Rekordwert, was die Dringlichkeit von Maßnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels unterstreicht. Die Emissionsminderung bleibt jedoch der wichtigste Ansatz, während die Entwicklung der CO2-Entnahmetechniken vorangetrieben werden muss, um die Klimaziele zu erreichen.