Wenn Biomasse fossile Energieträger ersetzen kann, bedeutet dies grundsätzlich eine Verringerung der CO₂ -Emissionen. Je nachdem, wie die Biomasse energetisch genutzt wird, kann aber auch ihre CO₂ -Bilanz negativ sein.

Im Laufe der Erdgeschichte entstanden riesige Lager von Biomasse, die zunächst auf der Erdoberfläche abgelagert, dann nach und nach von anderen Erd- und Gesteinsschichten überdeckt wurden. Durch Millionen Jahre andauernde chemische Umsetzungen unter hohem Druck und bei hohen Temperaturen entstanden daraus die fossilen Energieträger Kohle, Erdöl und Erdgas. Auf diese Weise wurden einst der Atmosphäre große Mengen von Kohlenstoff entzogen, die durch die Verbrennung der fossilen Energieträger heute in Form von Kohlendioxid (CO₂) an die Lufthülle zurückgegeben werden.

Dies geschieht jedoch in einer erdgeschichtlich so kurzen Zeit und mit solcher Intensität, dass das Gleichgewicht der Atmosphäre in Gefahr geraten ist. Die Folgen: Klimaänderungen und klimatische Unregelmäßigkeiten durch den vom Menschen verursachten Treibhauseffekt.

Die Verbrennung, Vergasung oder Vergärung nachwachsender Biomasse zur energetischen Nutzung setzt ebenfalls Kohlendioxid frei. Sie stellt jedoch eine geringe Belastung der Atmosphäre dar, weil das abgegebene CO₂ vorher von den Pflanzen aus der Luft aufgenommen und gebunden wird. Der Entzug von CO₂ aus der Atmosphäre durch das Pflanzenwachstum und die Freisetzung von CO₂ bei der Verbrennung heben sich in der Bilanz auf. Das gilt auch bei der natürlichen Verrottung, sie läuft nur wesentlich langsamer ab als die Verbrennung.

Voraussetzung dafür ist, dass eine nachhaltige Forst- und Landwirtschaft betrieben wird, z. B. nur soviel Holz geschlagen wird, wie nachwächst. Derzeit ist sogar eine Zunahme der Ressourcen an Biomasse durch die Zunahme der Holzbestände zu verzeichnen.

Negativ auf die CO₂ -Bilanz von Energie aus Biomasse wirken sich die folgenden Faktoren aus:

• Zufuhr von energieintensiv hergestelltem Kunstdünger
• energieintensive Umwandlungsprozesse
• energieintensiver Transport

Das führt häufig dazu, dass die eigentlich ausgeglichene CO₂ -Bilanz, z. B. von Biokraftstoffen der ersten Generation (Biodiesel, Bioethanol), dennoch negativ ist und bis zur Hälfte der Emissionen einer fossilen Kraftstoff-CO₂ -Bilanz ausweist. Die Bilanz von festen biogenen Brennstoffen (z. B. Holz, Hackschnitzel) ist mit bis zu 10 Prozent im Vergleich zu fossilen Brennstoffen auch nicht neutral, fällt aber deutlich besser aus.