Se puede crear un combustible neutro en emisiones utilizando CO₂ capturado de la atmósfera e hidrógeno (H₂) obtenido mediante electrólisis del agua. En procesos como el Fischer-Tropsch, el CO₂ reacciona con el H₂ para obtener monóxido de carbono (CO) mediante la RWGS (Reverse Water Gas Shift, reacción de desplazamiento de vapor de agua) que luego vuelve a reaccionar con el hidrógeno para obtener parafinas y olefinas, y obteniéndose agua como subproducto. Cuando el combustible se quema, el CO₂ liberado en la combustión se devuelve a la atmósfera.  Este proceso no resulta en una extracción neta de CO₂ de la atmósfera ni en una emisión neta hacia ella, por lo que se denomina «combustible neutro en carbono».

Cuando se alimenta un estanque de microalgas con una fuente de CO₂, como los gases de combustión, se permite que las algas proliferen. Una vez alcanzado su crecimiento óptimo, se cosechan y su biomasa se transforma en biocombustible. Por cada tonelada de biomasa seca de microalgas, se extraen 1,8 toneladas de CO₂ del aire, aunque este retorno al ambiente ocurre cuando el biocombustible se consume. A pesar de su potencial, esta tecnología aún no está completamente desarrollada. Es necesario seguir invirtiendo en investigación para optimizar las condiciones de cultivo y evitar la dependencia de otras líneas de producción más rentables, como la fabricación de fertilizantes en lugar de combustibles.

El CO₂ capturado puede utilizarse como materia prima en la producción de diversos productos, como policarbonatos, ácido acético, urea o PVC. Esto se logra a través de reacciones de carboxilación, en las que el CO₂ actúa como precursor de compuestos orgánicos, tales como carbonatos, acrilatos y polímeros. Alternativamente, se puede emplear en reacciones de reducción, donde se rompen los enlaces C=O para producir compuestos como metano, metanol, gas de síntesis, urea o ácido fórmico. La capacidad de la síntesis química para retirar de manera permanente el CO₂ de la atmósfera depende del producto generado. En este sentido, la síntesis de productos con una vida útil prolongada, como los minerales carbonatados utilizados en construcción, es preferible para un secuestro de carbono más duradero.

La mineralización del carbono, o carbonatación mineral, es un proceso en el que el CO₂ reacciona con óxidos metálicos, principalmente de magnesio o calcio, para formar carbonatos.

Entre las principales ventajas de la mineralización se encuentra la posibilidad de utilizar corrientes de CO₂ no purificadas, como las provenientes de gases de combustión, y la capacidad de generar carbonatos estables que pueden almacenar CO₂ durante largos periodos (décadas o incluso siglos) sin riesgo de fugas, a diferencia de los procesos de captura y almacenamiento de carbono (CCS).

Sin embargo, esta tecnología aún no está completamente desarrollada para aplicaciones a gran escala, debido al alto coste energético del proceso y a los elevados costos asociados a la extracción, transporte y preparación de los minerales, lo que disminuye la eficiencia general en la eliminación de CO₂.

La extracción mejorada de petróleo (EOR, por sus siglas en inglés) consiste en la inyección de diversos agentes químicos, como CO₂, gas natural, nitrógeno, polímeros y surfactantes, en reservorios subterráneos para extraer el crudo atrapado en la roca.

De todos estos agentes, el CO₂ es el más utilizado debido a su bajo costo y amplia disponibilidad. Cuando se inyecta en condiciones supercríticas, el CO₂ se mezcla con el petróleo, reduciendo su viscosidad y mejorando así la eficiencia del proceso de extracción.

Sin embargo, gran parte del CO₂ vuelve a la superficie junto con el petróleo extraído. Aunque se recicla por razones económicas, una fracción del gas se libera a la atmósfera.

Bajo ciertas condiciones, es posible almacenar de forma permanente el CO₂ inyectado en los yacimientos subterráneos, de manera similar a los procesos de captura y almacenamiento de carbono (CCS).

En cuanto a la extracción mejorada de metano en yacimientos de carbón (ECBM), el CO₂ se inyecta para aumentar la liberación de metano (CH₄) en lechos no minables. No obstante, esta tecnología no está tan desarrollada como el EOR, que cuenta con más de 40 años de aplicación en la industria.

La fijación de carbono mediante el cultivo de plantas ha sido propuesta como una estrategia para combatir el cambio climático. Esta idea surge de la observación de la Curva de Keeling, la cual muestra que los niveles de CO₂ en la atmósfera fluctúan anualmente en aproximadamente 5 ppm (partes por millón), debido a cambios estacionales en la vegetación y a la diferencia en la cantidad de superficie emergida entre los hemisferios norte y sur. Las plantaciones pueden ser semipermanentes, aumentando la cantidad de vegetación y ampliando los bosques, o pueden tener un carácter estacional, dado su ciclo periódico de cosecha.

Tras la recolección, la biomasa obtenida puede transformarse en combustible, mientras que el biocarbón, subproducto de este proceso, se utiliza en la agricultura para mejorar el suelo.