Pierwotnym i jak do tej pory głównym zastosowaniem dwutlenku węgla jest intensyfikacja wydobycia ropy naftowej (ang. Oil Enhanced Recovery) – czyli zatłaczanie gazu do złoża, które wspomaga ekstrakcję. CO2 do tego celu pochodziło głównie z procesowania gazu ziemnego. Dopiero wraz z wzrastaniem globalnej świadomości o wpływie gazów cieplarnianych na zmiany klimatyczne zaczęto więcej mówić o nich w kontekście zeroemisyjnym, separując dwutlenek węgla ze spalin w elektrowniach i ciepłowniach konwencjonalnych, ale też jako ważną technologie w celu uniknięcia tzw. emisji procesowych pochodzących nie ze spalania paliw kopalnych, ale procesów produkcyjnych podstawowych materiałów takich jak cement czy amoniak. Coraz więcej mówi się o zastosowaniu tej technologii przy spalaniu biopaliw, lub w procesach gazyfikacji węgla lub reformingu gazu, co teoretycznie pozwalałoby na pochłanianie CO2 z atmosfery.