We noemen CO2 ook wel koolstofdioxide, kooldioxide of koolzuurgas. Kooldioxide is bij kamertemperatuur een gas. Andere eigenschappen van CO2 zijn dat het kleurloos, reukloos en smaakloos is. CO2 is niet brandbaar en kan niet ontploffen. Het komt in ons dagelijks leven op vele plaatsen voor. Het is bijvoorbeeld een vast bestanddeel van de atmosfeer (ongeveer 0.04% van de lucht die we buiten inademen) en een essentiële bouwstof voor planten. Mensen en dieren maken het aan bij de verbranding van suikers en vetten. Ook zit het in lage concentraties in frisdrank, bier en champagne. In de Eifel, een gebied in Duitsland, vinden vulkanische activiteiten plaats en komt CO2 van nature onder hoge druk omhoog uit de grond. Hierbij mengt de CO2 zich vanzelf met zuurstof, waardoor het niet gevaarlijk is. Van nature kan aardgas ook CO2 bevatten; in Nederland tot wel 75%.
In het dossier Hoe werkt CO2-afvang en -opslag staat hoe een geschikt reservoir wordt geselecteerd voor opslag van CO2, door heel precies de kenmerken van dat reservoir en de omringende aardlagen in kaart te brengen. Het is van belang dat er een niet-doorlatende laag (caprock) gesteente aanwezig is boven het reservoir. Door grondig onderzoek vooraf, en monitoring na het opslaan van kooldioxide, is de kans dat er CO2 ontsnapt tot een minimum teruggebracht. En als er een lek ontstaat, zijn er uit de olie- en gasindustrie bewezen methodes beschikbaar om het gat weer af te sluiten.
Reservoirgesteente is niet een grote, lege luchtkamer onder de grond. Het is een steensoort met miljoenen uiterst kleine poriën, die kooldioxide als het ware insluiten. De mineralen in het reservoirgesteente reageren op de lange duur met CO2, waardoor het wordt 'vastgelegd' in de steen. Overigens duurt dit wel lang: geologische processen beslaan eerder tientallen eeuwen dan tientallen jaren.
De beschrijving hierboven geldt voor afgesloten ruimtes, bijvoorbeeld een fabriekshal. In de buitenlucht mengt CO2 zich meestal zo snel, dat de concentratie niet tot een dodelijk niveau oploopt. Maar er zijn enkele uitzonderingen: CO2 zou verstikking kunnen veroorzaken wanneer het bij transport en opslag onder lage druk vrij zou komen, het windstil is en het niet wordt opgemerkt. De kans hierop is in Nederland heel klein, omdat er altijd wordt gezorgd voor goede monitoring (met CO2-sensoren). Er zijn wel een paar incidenten bekend met vrijkomend kooldioxidegas (natuurlijk, of door een lek): zie Vraag & Antwoord, categorie CO2-incidenten.