Las emisiones de dióxido de carbono (CO2) se producen cuando se libera dióxido de carbono a la atmósfera, ya sea de forma natural o mediante actividades humanas, como la quema de combustibles fósiles. El dióxido de carbono es un compuesto químico compuesto por un átomo de carbono y dos átomos de oxígeno que existe en la fase de un gas en la atmósfera terrestre. La atmósfera es una serie de capas de gases que rodean la Tierra. Estos gases están ligados al planeta y la gravedad terrestre impide que floten en el espacio. La atmósfera está compuesta principalmente de nitrógeno y oxígeno, pero también existen en la atmósfera muchos otros gases, incluida una pequeña cantidad de dióxido de carbono.
Sin embargo, las emisiones antropogénicas de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero han alterado este equilibrio. Un gas de efecto invernadero es un gas atmosférico que permite que la luz solar atraviese la atmósfera para llegar a la Tierra. Cuando la luz incide en la Tierra, parte de ella rebota hacia el espacio en forma de radiación infrarroja o calor. Los gases de efecto invernadero atrapan este calor en la atmósfera, lo que hace que el mundo sea más cálido en un fenómeno conocido como efecto invernadero. Se necesita una cierta cantidad de gases de efecto invernadero para controlar el clima de la Tierra y hacer que el planeta se caliente lo suficiente para la vida, pero un calentamiento excesivo también puede amenazar la vida.
Se producen procesos naturales que emiten y eliminan dióxido de carbono de la atmósfera en un complejo intercambio continuo conocido como ciclo del carbono. Los procesos responsables de las emisiones de dióxido de carbono se denominan fuentes y los que eliminan el dióxido de carbono se denominan sumideros. Las fuentes naturales de CO2 incluyen la respiración de plantas y animales, como exhalaciones humanas y erupciones volcánicas. Los sumideros naturales incluyen la fotosíntesis de las plantas, durante la cual las plantas eliminan el dióxido de carbono del aire para producir azúcares y almacenar la biomasa vegetal. Los océanos son tanto un sumidero como una fuente; las aguas tropicales suelen liberar dióxido de carbono y las aguas oceánicas más frías absorben dióxido de carbono.
En un ciclo de carbono saludable, las emisiones de dióxido de carbono se cancelan mediante la eliminación de dióxido de carbono, de modo que no hay un cambio neto en la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera. Las actividades humanas como la producción de metales, la producción de minerales y la quema de combustibles fósiles han aumentado las emisiones de dióxido de carbono. Mientras tanto, la contaminación y la deforestación de los océanos, la tala de árboles y otras plantas para la madera, la agricultura y el desarrollo urbano, ha impedido los procesos naturales de eliminación de dióxido de carbono. En el tiempo transcurrido entre la Revolución Industrial de 1700 y 2005, la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera aumentó un 35%, lo que indica que las fuentes en el ciclo del carbono han superado a los sumideros.
Cuando los combustibles fósiles, como el carbón, el gas o el petróleo, se queman para generar energía, liberan carbono en forma de CO2. Estos combustibles fósiles se queman comúnmente para generar electricidad residencial e industrial, generar calor y mover vehículos como aviones, trenes, automóviles y barcos. Los procesos de producción de minerales de cal, cemento y carbonato de sodio involucran reacciones químicas que transforman los químicos dentro de las materias primas para crear emisiones de dióxido de carbono. Las emisiones de CO2 ocurren por medios similares en la producción de metales como hierro, zinc y plomo. La degradación de los productos derivados del petróleo y la producción de sustancias químicas como el amoníaco también contribuyen a las emisiones de dióxido de carbono.