นักวิจารณ์กล่าวว่าการนำ CCS มาใช้ในงานขนาดใหญ่ยังพิสูจน์ไม่ได้และยังต้องรออีกหลายทศวรรษก่อนที่จะใช้ได้ในเชิงพาณิชย์ พวกเขาบอกว่ามันจะมีความเสี่ยงมากและมีราคาแพงและว่าตัวเลือกที่ดีกว่าคือพลังงานหมุนเวียน บางกลุ่มสิ่งแวดล้อมชี้ว่าเทคโนโลยี CCS ตามหลังวัสดุของเสียอันตรายที่จะต้องมีการจัดเก็บ เหมือนกับที่ตามหลังโรงไฟฟ้​​านิวเคลียร์[131]

ข้อจำกัดอีกอย่างหนึ่งของ CCS ก็คือการลงโทษด้านพลังงานของมัน นั่นคือเทคโนโลยีนี้คาดว่าจะใช้ระหว่าง 10 และ 40 เปอร์เซนต์ของพลังงานที่ผลิตโดยโรงไฟฟ้า[132] การนำ CCS มาใช้ในอย่างกว้างขวางอาจลบล้างข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้​​าถ่านหินที่มีในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา และเพิ่มการบริโภคทรัพยากรอีกหนึ่งในสาม อย่างไรก็ตาม แม้ว่าเมื่อนำการลงโทษด้านเชื้อเพลิงเข้ามาคิดด้วย ระดับของ CO2 ที่ลดลงโดยรวมก็จะยังคงอยู่ในระดับสูงที่ประมาณ 80-90% เมื่อเทียบกับโรงไฟฟ้าที่ไม่มี CCS[133] มันเป็นไปได้สำหรับ CCS เมื่อรวมกับชีวมวล จะส่งผลให้การปล่อย CO2 มีค่าสุทธิเป็นลบ[134] อย่างไรก็ดี ทั้งหมดของโรงงาน BECCS (Bio-energy ที่มี CCS) ที่มีการดำเนินงานในปัจจุบัน (ณ กุมภาพันธ์ 2011) จะดำเนินการอื่นที่ไม่ใช่โรงไฟฟ้​​าจะปล่อยก๊าซเป็นจำนวนน้อยเช่นโรงกลั่นเชื้อเพลิงชีวภาพ[135]

การใช้ CCS สามารถลดการปล่อย CO2 จากโรงไฟฟ้​​าถ่านหินราว 85-90% หรือมากกว่า แต่ก็ไม่มีผลต่อการปล่อย CO2 จากการทำเหมืองแร่และการขนส่งถ่านหิน มันจะทำแน่ๆคือมัน "เพิ่มการปล่อยก๊าซดังกล่าวและมลพิษทางอากาศต่อหน่วยของพลังงานขนส่งสุทธิและจะเพิ่มผลกระทบทางระบบนิเวศ, การใช้ที่ดิน, มลพิษทางอากาศและมลพิษในน้ำทั้งหมดที่เกิดจากการทำเหมือง, การขนส่งและการแปรรูปถ่านหินเนื่องจากระบบ CCS ต้องการพลังงานมากขึ้น 25% ซึ่งหมายถึงการเผาไหม้ถ่านหินมากขึ้น 25% มากกว่าระบบไม่ใช้ CCS"[136]

ความกังวลอีกอย่างหนึ่งคือความคงทนของรูปแบบการจัดเก็บ ฝ่ายตรงข้ามกับ CCS อ้างว่าการจัดเก็บ CO2 ที่ปลอดภัยและถาวรไม่สามารถรับประกันและว่าแม้แต่อัตราการรั่วไหลที่ต่ำมากอาจส่งผลเสียต่อการบรรเทาผลกระทบของสภาพภูมิอากาศใด ๆ[132] ในปี 1986 การรั่วไหลขนาดใหญ่ของ CO2 ที่ถูกเก็บกักไว้ตามธรรมชาติได้พุ่งขึ้นจากทะเลสาบ Nyos ในประเทศแคเมอรูนและทำให้ประชาชน 1,700 คนหมดสติ ในขณะที่คาร์บอนถูกแยกเก็บตามธรรมชาติ บางคนชี้ไปที่เหตุการณ์ที่เป็นหลักฐานสำหรับผลกระทบจากภัยพิบัติที่อาจเกิดขึ้นจากการแยกเก็บคาร์บอนแบบเทียม[49][131]

ด้านหนึ่ง กรีนพีซอ้างว่า CCS อาจนำไปสู่​​การเพิ่มค่าใช้จ่ายโรงไฟฟ้​​าถ่านหินขึ้นเป็นสองเท่า[132] ฝ่ายตรงข้ามกับ CCS ก็อ้างว่าเงินที่ใช้จ่ายกับ CCS จะเบี่ยงเบนความสนใจการลงทุนออกไปจากการแก้ปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอื่น ๆ ในทางตรงกันข้าม CCS จะเป็นที่น่าสนใจทางเศรษฐกิจเมื่อเปรียบเทียบกับรูปแบบอื่น ๆ ของการผลิตไฟฟ้าคาร์บอนต่ำและมองเห็นโดย IPCC และองค์กรอื่น ๆ ว่าเป็นองค์ประกอบที่สำคัญสำหรับการตอบสนองเป้าหมายการบรรเทาผลกระทบเช่น 450 ppm และ 350 ppm[137][138][139]