Bei fossilen Treibstoffen wie Benzin und Diesel werden vor allem bei der Verbrennung im Fahrzeug CO2 und andere Treibhausgase ausgestossen. Bei den biogenen Treibstoffen hingegen ist die Verbrennung CO2-neutral, weil nur so viel CO2 freigesetzt wird, wie von der Pflanze aus der Luft gebunden wurde. In den anderen Schritten der Wertschöpfungskette vom Feld bis in den Tank werden jedoch Treibhausgase freigesetzt. Besonders ins Gewicht fallen dabei die Emissionen, die beim Anbau von Energiepflanzen entstehen.

Wie hoch die Emissionen beim Anbau von Biomasse sind, hängt stark von den Anbaumethoden und der vorherigen Flächennutzung ab.

Direkte Emissionen entstehen beispielsweise durch die Abgase der Traktoren.

Indirekte Emissionen: entstehen durch veränderte Landnutzungen, beispielsweise durch die Abholzung von Wäldern. Diese Emissionen werden als "CO2-Schuld" bezeichnet. Sie sind stark negativ, wenn z.B. ein Sumpf oder Regenwald in eine Biomasseplantage umgewandelt wird. Sie können positiv sein, wenn z.B. eine bisher intensiv bewirtschaftete Mais-Monokultur in eine extensive Kurzumtriebsplantage umgewandelt wird.

Nach Berechnungen einer aktuellen Studie dauert es beispielsweise 319 Jahre, bis auf einer Hektare Land mit Biodiesel aus Soja so viel CO2 eingespart werden kann, wie bei der Rodung von tropischem Regenwald auf der entsprechenden Fläche freigesetzt wird.