En af de metoder, der har været på tale for at komme af med den opsamlede CO2 fra fossile kraftværker, er at pumpe den ned i flere kilometers dybde i havet. Det høje tryk i de dybder medfører, at den nedpumpede CO2 overgår til flydende form og lægger sig som en sø på havbunden, fordi flydende CO2 er tungere end vand. På den måde regner man med at forsinke spredningen til det øvrige havmiljø.

Metoden indeholder store usikkerhedsmomenter og har mødt kraftig kritik primært fra havbiologer. Det er nemlig usikkert, om den nedpumpede CO2 bliver på bunden af havet. De store, globale havstrømme påvirker også dybhavet, og dermed er der ikke nogen sikkerhed for, at den nedpumpede CO2 bliver på havbunden og ikke med tiden kommer op til overfladen igen og slipper ud i atmosfæren.

Et forhøjet CO2-niveau på havbunden er yderst skadeligt for de organismer, der lever på bunden af dybhavet. Det ved man fra eksperimenter med at slippe CO2 ud på havbunden. Desuden gør den nedpumpede CO2 havvandet mere surt, når det med tiden opløses, idet der så dannes kulsyre. I forvejen er den forhøjede koncentration af CO2 i atmosfæren allerede ved at gøre havet mere surt. Det vil forværres, hvis man pumper CO2 direkte ned i havet. Et mere surt havmiljø gør det sværere for skaldannende alger at danne deres kalkskaller. Disse alger optager normalt store mængder CO2 fra havvandet blandt andet til at danne deres kalkskaller. En del af kalkskallerne ender på havbunden, når algerne dør, og aflejres som kalklag. Hæmmes skaldannelsen hos algerne, bliver der altså optaget og aflejret mindre CO2.

Det har også været på tale at nøjes med at pumpe CO2 ned i lavere dybder, hvor det med det samme bliver opløst i havvandet. Dette er en betydeligt billigere metode, men også endnu mere skadeligt for havet, fordi den nedpumpede CO2 meget hurtigt vil opløses i havvandet, forhøje CO2-koncentrationen og gøre havet mere surt.

Der har været så mange protester og kritiske røster mod lagring i havet, at det næppe bliver denne teknologi, der vil blive satset på.