Hiilen talteenotto on prosessi, jossa hiilidioksidia uutetaan päästöistä, klassisesti savukaasuista, jotka syntyvät suurissa laitoksissa, kuten voimalaitoksissa. Keräämällä hiiltä ennen sen vapauttamista hiilen talteenotto vähentää ilmakehään vapautuvan hiilidioksidin määrää ja vähentää siten hiukkaspäästöjen uskotaan aiheuttavan vahinkoa. Kasvava huoli hiilidioksiditason noususta 2. vuosisadan alussa johti jonkin verran kiinnostuneeseen hiilidioksidin talteenotosta tekniikana, jota voitaisiin käyttää hiilipäästöjen hallintaan.
Tämä prosessi on osa menettelyä, joka tunnetaan nimellä hiilen talteenotto ja varastointi tai hiilen talteenotto ja sitominen (CCS). Tässä prosessissa vangittu hiili kuljetetaan paikkaan, jossa se voidaan varastoida. CCS keskittyy ensisijaisesti maanalaisiin varastointipaikkoihin, jotka voivat mahdollisesti sijaita mukavuuden vuoksi suoraan hiilidioksidia tuottavien tilojen alla.
Hiilidioksidin talteenotosta on esitetty vakavaa kritiikkiä. Prosessi voi olla erittäin kallis riippumatta siitä, otetaanko hiilidioksidi talteen savukaasuista palamisen jälkeen tai uutetaan ennen polttamista osana kemiallista prosessia. Hiilidioksidin talteenoton kustannukset tekevät epäkäytännölliseksi yrityksille, jotka ovat huolissaan toimintakustannuksista, varsinkin kun kuluttajat saattavat olla haluttomia siirtämään kustannukset heille. Hiilidioksidin talteenottolaitteiden asentaminen voi myös olla kallis ja aikaa vievä prosessi.
Talteenoton jälkeen CO2 aiheuttaa myös varastointiongelman. Jos varastot vuotavat, hiilidioksidin annetaan päästä ilmakehään, mikä kumoaa hiilen talteenoton. Vuodot voivat myös olla vaarallisia eläimille; luonnolliset hiilidioksidivuodot tulivuorten kaltaisilta kohteilta ovat tappaneet ihmisiä ja eläimiä useilla maailman alueilla, ja oletettavasti suuret ihmisen aiheuttamat hiilidioksidipäästöt voivat tehdä saman.
Jotkut tutkijat ovat ehdottaneet, että loukkuun jäänyt hiilidioksidi voitaisiin käsitellä uudelleenkäyttöä varten, jolloin varastointi on pikemminkin väliaikainen ratkaisu kuin pysyvä. Käsittely voi kuitenkin olla kallista ja aikaa vievää, eikä ole selvää, kuinka hyödyllisiä ja edullisia saadut tuotteet olisivat. Esimerkiksi hiilidioksidia voidaan käyttää polttoaineeksi pitkän prosessin avulla, mutta polttoaine voi olla kustannuksiltaan kohtuutonta.
Ihmiset ovat myös ehdottaneet, että investoinnit hiilidioksidin talteenototekniikkaan vievät yleisön pois todellisesta huolesta, joka on riippuvuus fossiilisista polttoaineista. Investoimalla vaihtoehtoisiin polttoaineteknologioihin hallitukset ja kansalaiset voivat palvella paremmin pitkällä aikavälillä vähentämällä hiilidioksidipäästöjä, sen sijaan, että yritettäisiin vähentää päästöjä.