Nếu không được các đại dương hấp thụ, mật độ CO2trong khí quyển sẽ gia tăng rất nhanh. Tổng cộng, đại dương có thể lưu giữtới 90% lượng cacbon thải vào bầu khí quyển từhoạt động của con người. Tuy nhiên, phải mất tới hàng nghìn năm để CO2 trở thành axit cacbonic khi hòa tan trong nước biển và qua thời gian, các chất rắn canxi carbonat (CaCO3) trên đáy biển sẽphảnứng hoặc trung hòa với chất axit cacbonic này.
Điều đáng lo ngại là, trong tương lai, khả năng hấp thụCO2của đại dương có thể giảm đi. Một số nghiên cứu cũng cho thấy tầng nước mặt của các đại đương ngày càng bị axit hóa do lượng CO2từbầu khí quyển xâm nhập mỗi ngày một tăng.
Mặc dù nồng độCO2trên bề mặt các đại dương ngày càng tăng, sựhòa trộn các lớp nước trên bề mặt và các tầng nước phía dưới diễn ra rất chậm chạp. Quá trình này có thể kéo dài hàng chục đến hàng trăm năm. Bơm CO2 trực tiếp xuống tầng nước sâu sẽ tận dụng được tốc độ hòa trộn chậm để lượng CO2 bơm xuống được lưu giữ cho đến khi các tầng nước mặt và nước sâu hòa trộn với nhau và nồng độ CO2 trong nước biển cân bằng với nồng độ trong khí quyển. Tuy nhiên, kết quả của quá trình này còn tùy thuộc vào cách CO2được đưa vào lòng đại dương, độsâu được đưa xuống và nhiệt độcủa tầng nước.
Tuy tiềm năng lưu giữCO2của đại dương là rất lớn, nhưng trước khi nói đến khả năng lưu giữ vô hạn dưới đáy biển những khối lượng lớn khí CO2, rất cần xét đến những tác động lên hệsinh thái biển và nhiều vấn đề khác. Chưa kể, công nghệ lưu giữ dưới đáy biển mới chỉ ở trong giai đoạn nghiên cứu và chưa thể lường hết
được các hiệuứng phát sinh từviệc tăng lượng lưu trữ từthửnghiệm với dung tích nhỏ (dưới 100 lít) tới dung tích lưu trữhàng tỷtấn.
Bơm CO2 vào sâu trong lòng đại dương có thể làm thay đổi thành phần hóa học của nước biển, ban đầu chỉ ở một vùng nhỏ và biến đổi sẽ rõ rệt khắp nơi nếu lượng lưu giữ lên đến hàng trăm tỷ tấn. Tác động quan trọng nhất và có thể thấy ngay là độpH của đại dương sẽgiảm, độ axit tăng. Điều này có thểgây tổn hại cho một sốtổchức sinh vật, tùy thuộc vào mức độ thay đổi và từng loài sinh vật.
Tuy nhiên, tác động thực sự của việc lưu giữ CO2dưới đáy đại dương hầu như chưa xác định được do hiểu biết của chúng ta vềhệsinh thái vẫn còn hạn chế.