Was ist CO₂? Kohlendioxid einfach erklärt

CO₂ ist die chemische Formel für Kohlendioxid. Das farb- und geruchlose Gas kommt natürlicherweise in der Erdatmosphäre vor und besteht aus einem Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatomen. Kohlendioxid ist zugleich das wichtigste vom Menschen verursachte Treibhausgas und spielt deshalb eine zentrale Rolle beim Klimawandel.

Problematisch ist also nicht, dass CO₂ grundsätzlich in der Atmosphäre vorhanden ist. Kohlendioxid ist Bestandteil des natürlichen Kohlenstoffkreislaufs und unter anderem für die Photosynthese von Pflanzen notwendig. Entscheidend ist vielmehr, dass der Mensch durch die Verbrennung fossiler Energieträger und durch Landnutzungsänderungen zusätzlich große Mengen Kohlenstoff in die Atmosphäre bringt.

Die Folge lässt sich inzwischen sehr genau messen: Im Jahr 2025 lag die globale mittlere CO₂-Konzentration bei 425,65 ppm. Vor Beginn der Industrialisierung waren es etwa 280 ppm. Die CO₂-Konzentration ist damit um mehr als 50 Prozent gestiegen.

Was bedeutet die Formel CO₂?

Die chemische Formel CO₂ beschreibt ein Molekül aus einem Kohlenstoffatom – chemisches Symbol C – und zwei Sauerstoffatomen – chemisches Symbol O. Die tiefgestellte Zwei zeigt an, dass zwei Sauerstoffatome Bestandteil des Moleküls sind.

Bei normalen atmosphärischen Temperaturen und Drücken ist Kohlendioxid ein farb- und geruchloses Gas.[1] Es ist nicht zu verwechseln mit Kohlenmonoxid, CO, das nur ein Sauerstoffatom enthält und andere chemische Eigenschaften besitzt.

Die Begriffe Kohlendioxid und Kohlenstoffdioxid bezeichnen dabei dieselbe chemische Verbindung CO₂.

Wie entsteht CO₂?

Kohlendioxid entsteht sowohl durch natürliche als auch durch vom Menschen verursachte Prozesse.

Zum natürlichen Kohlenstoffkreislauf gehören beispielsweise Atmung und Zersetzung organischer Substanzen. Pflanzen nehmen zugleich durch Photosynthese Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf und binden den enthaltenen Kohlenstoff. Auch die Ozeane tauschen große Mengen Kohlenstoff mit der Atmosphäre aus.

Zusätzlich entsteht CO₂, wenn kohlenstoffhaltige Stoffe in Anwesenheit von Sauerstoff verbrannt werden. Das betrifft beispielsweise Kohle, Erdöl und Erdgas, aber auch Biomasse.

Der entscheidende Unterschied beim Klimawandel liegt darin, dass mit der Nutzung fossiler Energieträger Kohlenstoff freigesetzt wird, der über sehr lange geologische Zeiträume gespeichert war. Dadurch gelangt zusätzlicher Kohlenstoff in das Atmosphäre-Ozean-Land-System.

Warum ist CO₂ ein Treibhausgas?

Die Erde erhält Energie von der Sonne und gibt einen Teil dieser Energie als Wärmestrahlung wieder in Richtung Weltraum ab. Treibhausgase in der Atmosphäre absorbieren einen Teil dieser langwelligen Wärmestrahlung und geben Energie anschließend in verschiedene Richtungen wieder ab. Dadurch bleibt die untere Atmosphäre wärmer, als sie ohne diesen natürlichen Treibhauseffekt wäre.

Dieser natürliche Treibhauseffekt ist Voraussetzung für die heutigen Lebensbedingungen auf der Erde. Problematisch ist seine zusätzliche Verstärkung durch steigende Konzentrationen langlebiger Treibhausgase infolge menschlicher Aktivitäten.

Kohlendioxid hat dabei eine besondere Bedeutung. Nach Wasserdampf ist CO₂ das bedeutendste langlebige Treibhausgas in der Atmosphäre. Der Anstieg der CO₂-Konzentration seit der Industrialisierung ist vor allem auf die Nutzung fossiler Energieträger und Landnutzungsänderungen zurückzuführen.

Wie stark ist die CO₂-Konzentration gestiegen?

Vor Beginn der Industrialisierung lag die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre bei ungefähr 280 ppm. Für 2025 nennt das Umweltbundesamt auf Basis von NOAA-Daten einen globalen Jahresmittelwert von 425,65 ppm.

Damit liegt die Konzentration heute um mehr als 50 Prozent über dem vorindustriellen Wert. Während sie in den rund 10.000 Jahren vor der Industrialisierung vergleichsweise stabil blieb, steigt sie seitdem kontinuierlich an.

Was bedeutet ppm?

Die Abkürzung ppm steht für „parts per million“, also Teile pro Million. Ein CO₂-Wert von rund 426 ppm bedeutet vereinfacht, dass sich unter einer Million Luftmolekülen beziehungsweise entsprechenden Stoffmengen rund 426 Anteile CO₂ befinden.

Die Zahl wirkt zunächst klein. Für die Klimawirkung ist aber nicht entscheidend, welchen prozentualen Anteil CO₂ an der gesamten Atmosphäre besitzt, sondern wie stark es Wärmestrahlung beeinflusst und wie sich seine Konzentration verändert.

Bleibt CO₂ lange in der Atmosphäre?

Zusätzlich vom Menschen emittiertes Kohlendioxid verschwindet nicht nach wenigen Jahren wieder vollständig aus der Atmosphäre. Ein Teil wird relativ schnell von Land und Ozeanen aufgenommen, ein anderer Teil verbleibt wesentlich länger im Klimasystem.

Nach Angaben des Umweltbundesamtes befinden sich selbst nach 1.000 Jahren noch etwa 15 bis 40 Prozent einer zusätzlichen CO₂-Menge in der Atmosphäre. Der vollständige Abbau erstreckt sich über sehr viel längere Zeiträume.

Das unterscheidet CO₂ beispielsweise von Methan, das zwar pro ausgestoßener Masseneinheit zunächst deutlich stärker erwärmend wirkt, aber wesentlich kürzer in der Atmosphäre verbleibt.

CO₂ ist nicht das einzige Treibhausgas

Neben Kohlendioxid beeinflussen weitere Gase das Klima. Zu den international erfassten Treibhausgasen gehören unter anderem Methan (CH₄), Lachgas beziehungsweise Distickstoffmonoxid (N₂O) sowie verschiedene fluorierte Treibhausgase.

Diese Gase haben keineswegs eine „nahezu identische“ Klimawirkung wie CO₂. Ihre Wirkung pro ausgestoßener Masseneinheit und ihre Verweildauer in der Atmosphäre unterscheiden sich teilweise erheblich.

Methan

Methan bleibt wesentlich kürzer in der Atmosphäre als Kohlendioxid, besitzt über einen Zeitraum von 100 Jahren aber pro Kilogramm eine deutlich höhere Klimawirkung. Der Weltklimarat IPCC weist abhängig von der Herkunft für Methan ein Treibhauspotenzial von etwa 27 bis 30 CO₂-Äquivalenten über 100 Jahre aus.

Zu den wichtigen vom Menschen verursachten Methanquellen zählen Landwirtschaft, Abfallwirtschaft sowie Förderung und Nutzung fossiler Energieträger.

Lachgas

Auch Lachgas ist ein langlebiges Treibhausgas. Der IPCC gibt für Lachgas über einen Zeitraum von 100 Jahren ein Treibhauspotenzial von rund 273 an. Ein Kilogramm Lachgas wirkt in dieser Betrachtung damit erheblich stärker als ein Kilogramm CO₂.

Anthropogene Lachgasemissionen entstehen insbesondere in der Landwirtschaft, beispielsweise im Zusammenhang mit Düngemitteleinsatz.

Und was ist mit Wasserdampf?

Auch Wasserdampf ist ein Treibhausgas und für den natürlichen Treibhauseffekt von großer Bedeutung. In der internationalen Treibhausgas-Berichterstattung wird Wasserdampf jedoch nicht wie CO₂, Methan oder Lachgas als vom Menschen emittiertes langlebiges Treibhausgas bilanziert.

Häufige Fragen zu CO₂

Was heißt CO₂ auf Deutsch?

CO₂ steht für Kohlendioxid beziehungsweise Kohlenstoffdioxid. Das Molekül besteht aus einem Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatomen.

Ist CO₂ ein Treibhausgas?

Ja. Kohlendioxid absorbiert einen Teil der von der Erde abgegebenen Wärmestrahlung und trägt damit zum Treibhauseffekt bei. Die zusätzliche Erhöhung seiner Konzentration verstärkt den vom Menschen verursachten Klimawandel.

Ist CO₂ natürlich?

Ja. Kohlendioxid ist natürlicher Bestandteil der Atmosphäre und des globalen Kohlenstoffkreislaufs. Pflanzen nehmen CO₂ durch Photosynthese auf; durch Atmung, Zersetzung und andere Prozesse wird Kohlenstoff wieder freigesetzt.

Das Klimaproblem entsteht durch die zusätzliche Freisetzung großer Mengen CO₂ insbesondere aus fossilen Kohlenstoffspeichern und durch Landnutzungsänderungen.

Was sind CO₂-Äquivalente?

Weil unterschiedliche Treibhausgase unterschiedlich stark wirken, werden sie für viele Klimabilanzen in einer gemeinsamen Maßeinheit dargestellt: den CO₂-Äquivalenten, häufig als CO₂e oder CO₂-Äq. abgekürzt.

Kohlendioxid erhält dabei definitionsgemäß den Wert 1. Andere Gase werden entsprechend ihrer Klimawirkung relativ zu CO₂ umgerechnet. Der Wert hängt auch davon ab, welcher Zeitraum betrachtet wird – häufig werden 100 Jahre verwendet.

Deshalb sind eine Tonne CO₂ und eine Tonne CO₂-Äquivalente nicht zwangsläufig dasselbe. Eine Angabe in CO₂-Äquivalenten kann neben Kohlendioxid beispielsweise auch Methan und Lachgas enthalten.

Für Verbraucher ist diese Unterscheidung wichtig: Zwei Zahlen sollten nur miteinander verglichen werden, wenn klar ist, ob tatsächlich CO₂ oder die Summe verschiedener Treibhausgase in CO₂-Äquivalenten gemeint ist.

CO₂ bezeichnet ausschließlich Kohlendioxid. CO₂-Äquivalente ermöglichen es dagegen, auch die Klimawirkung anderer Treibhausgase wie Methan oder Lachgas in einer gemeinsamen Einheit auszudrücken.

Wie hoch ist die CO₂-Konzentration heute?

Der globale Jahresmittelwert lag 2025 laut den vom Umweltbundesamt veröffentlichten NOAA-Daten bei 425,65 ppm. Das sind mehr als 50 Prozent mehr als vor Beginn der Industrialisierung.

Wie viel CO₂ verursacht eine Kilowattstunde Strom?

Wie hoch die CO₂-Emissionen einer Kilowattstunde Strom sind, hängt davon ab, mit welchen Energieträgern der Strom erzeugt wird.

Für den deutschen Strommix 2025 ermittelte das Umweltbundesamt vorläufig durchschnittlich 344 Gramm direkte CO₂-Emissionen pro verbrauchter Kilowattstunde Strom. 2024 waren es 353 Gramm, 2023 noch 379 Gramm.

Dieser Wert ist ein Jahresdurchschnitt für den Strommix und keine unveränderliche CO₂-Menge jeder einzelnen Kilowattstunde. Der tatsächliche Kraftwerksmix verändert sich im Tages- und Jahresverlauf; außerdem hängt der veröffentlichte Wert von den festgelegten Bilanzgrenzen ab.

Wer Strom spart, reduziert zunächst ganz konkret seinen Energieverbrauch. Für Informationen zu konkreten Emissionsfaktoren und ihrer Berechnung verweisen wir auf unseren Ratgeber „CO₂-Emissionen“.

Welche Rolle spielt CO₂ beim Heizen?

Auch beim Heizen kann Kohlendioxid entstehen. Bei Erdgas- oder Ölheizungen wird der fossile Energieträger direkt im Gebäude verbrannt. Bei elektrischen Heizsystemen entstehen dagegen keine verbrennungsbedingten CO₂-Emissionen im Gebäude; die Emissionen der Energiebereitstellung hängen unter anderem vom verwendeten Strom ab.

Der Bereich ist für Haushalte relevant: Mehr als zwei Drittel des Endenergieverbrauchs privater Haushalte entfielen 2024 auf die Raumwärme.

Wie hoch die persönliche Klimabilanz des Heizens ausfällt, lässt sich deshalb nicht mit einem einzigen Pauschalwert beantworten. Maßgeblich sind unter anderem Energieverbrauch, Energieträger, Gebäude und Berechnungsmethode.

Warum StromAuskunft diesen Ratgeber überarbeitet hat

Die frühere Fassung dieser Seite stammte aus der Zeit der StromAuskunft-Initiative „Die Klimaschützer“ und enthielt mehrere inzwischen überholte Zahlen und fachlich zu pauschale Aussagen.

So wurde dort unter anderem behauptet, Methan, Wasserdampf, Lachgas und Schwefelhexafluorid hätten eine „nahezu identische“ Klimawirkung wie CO₂. Das ist fachlich nicht korrekt: Die Treibhausgase unterscheiden sich erheblich bei Wirkung und atmosphärischer Lebensdauer.

Auch die frühere Angabe, die CO₂-Konzentration sei seit Beginn der Industrialisierung um 30 Prozent gestiegen, ist nicht mehr aktuell. Nach den aktuellen Messdaten liegt der Anstieg inzwischen bei mehr als 50 Prozent.

StromAuskunft hat den Artikel deshalb vollständig neu aufgebaut und verwendet aktuelle Daten sowie nachvollziehbare Quellen.