為實現《巴黎協定》中設定的氣候目標，世界主要國家都在大力開展碳減排和碳捕集工作。但是，緩解氣候變化需要一系列負排放技術組合，如採用空氣中直接捕集二氧化碳技術；由於空氣中二氧化碳的含量僅4×10-6（體積分數），故捕集難度極大，成本很高。2021年9月，目前世界上最大的可直接從空氣中捕集二氧化碳的Orca工廠在冰島正式投入運營（參見圖1）。
直接從空氣中碳捕獲和儲存(有時被稱為DAC或DACCS)是為數不多的能從大氣中直接除二氧化碳的技術之一。與其他在發電或加熱過程中捕集排放二氧化碳的脫碳技術不同，DAC可以部署在世界上任何有電力供應的地方；DAC系統使用電力通過風扇和過濾器從大氣中去除二氧化碳（參見圖2）。此系統是在覆蓋著某種特殊化學劑的過濾器表面上捕集二氧化碳，並形成化合物；對形成的化合物加熱後又會重新釋放出被捕集的二氧化碳。捕集到的二氧化碳可以永久性地封存（參見圖3）；也可以應用於商業過程，例如用於碳化飲料或水泥製造。最近，又有文獻報導了日本科學家也開發成功了新型碳捕獲系統，可快速直接地從大氣中（通過氣/液吸收）捕集低濃度二氧化碳（參見圖4）。
目前全球已經建有15家DAC工廠，在瑞士、冰島和義大利均建有此類工廠，每年捕集約9000噸二氧化碳。第一家大型DAC工廠正在美國德克薩斯州Permian盆地建設，預計2025投產後，年捕集二氧化碳量將達到1×106噸。
DAC的操作成本與處理規模密切有關，目前估計在200~600美元/噸CO2之間；故處理成本相當高。但有兩個問題必須注意：一是在追求淨零排放的過程中，成本不能是考慮的「唯一因素」；二是DAC技術目前剛開發成功，正處於成本的高點。圖5所示大型燃煤電廠二氧化碳捕集成本變化數據說明，隨著裝置規模、裝置建設數量的增加，操作成本的大幅度下降是可以預期的。