Растительная биомасса и почвы накапливают большое количество углерода, поэтому преобразование земель, разрушающее эти запасы и ускоряющее разложение углерода, создает "углеродный долг", высвобождая CO2 в атмосферу. Преобразование невооруженной многолетней растительности в ежегодные культуры, выращиваемые для производства биотоплива, не только теряет значительную часть углерода, который в настоящее время содержится в почве, но и может привести к потере будущего углерода, который был бы накоплен, если бы эта земля оставалась незавершенной.
Погашение этого "углеродного долга" может произойти, как только чистые выбросы парниковых газов от производства и сжигания биотоплива упадут ниже уровня выбросов парниковых газов от заменяемого ископаемого топлива. Переустройство исконных земель (тропические дождевые леса, торфяные тропические леса, исконные бразильские луга и луга в США), по оценкам, связано с большими углеродными долгами, погашение которых займет десятилетия и века в зависимости от культуры и типа переустраиваемых земель. Переустройство лугов в центральных районах США в производство кукурузы за этанол создаст углеродный долг, на погашение которого потребуется 93 года. Расчетный срок окупаемости углеродного долга, связанного с переводом земель Программы консервационных резервов (ПКИ) в Мичигане на биотопливо, по пяти различным сценариям варьировался от 29 лет для кукурузных вращений без обработки почвы до 123 лет для непрерывной обработки кукурузы традиционным способом. В противоположность этому, использование земель ПКИ непосредственно для производства целлюлозного биотоплива не вызвало долгов, обеспечивая немедленные выгоды от снижения выбросов ПГ.
В Бразилии, где производство биотоплива является важной сельскохозяйственной отраслью, изменение землепользования с пастбищ на пахотные земли, по оценкам, оказывает незначительное воздействие на выбросы углерода. Однако косвенное воздействие может компенсировать экономию углерода от биотоплива, если вытесненные ранчо переместятся в тропические леса Амазонии, заменив коренные леса на пастбища. Аналогичная проблема может возникнуть там, где производство сахарного тростника переместилось в районы, где в настоящее время выращиваются соевые бобы; вытеснение выращивания сои может оказать дополнительное давление на леса Амазонии.
В Соединенных Штатах, где посевы биотоплива, скорее всего, будут выращиваться на земле, уже занятой в сельскохозяйственном производстве, косвенные изменения в землепользовании по-прежнему сопряжены с риском. Глобальный спрос на сельскохозяйственные товары, вытесняемые новыми энергетическими культурами, может привести к расширению масштабов сельского хозяйства в новых и отдаленных районах, что повлечет за собой экологические и экономические издержки, связанные с изменением характера землепользования в этих районах. Используя мировую сельскохозяйственную модель, они оценили дополнительные выбросы ПГ, которые возникнут в результате этого изменения в землепользовании. Производство этанола на основе кукурузы, вместо сокращения выбросов ПГ, почти удвоит их за 30-летний период и увеличит их на 167 лет. Биотопливо, произведенное из коммутационного травосмеси, считается экологически предпочтительным по сравнению с кукурузой, может увеличить выбросы ПГ на 50%, если его выращивать на землях, используемых для производства продовольствия.
Другие считают, что урожайность в развивающихся странах, потенциал повышения урожайности, наличие высокоурожайного целлюлозного сырья в неиспользованных землях США или наличие в них .
Другое исследование также показало, что прогнозы выбросов ПГ из кукурузного этанола в США были бы значительно снижены, если бы рынок опосредованно осуществлял свою деятельность Пересчет с использованием этих факторов сократил преобразование пахотных земель, используемых в качестве сырья для этанола, на 72%. Следовательно, расчетный выброс ПГ составил примерно четверть от оценки поисковика и его коллег в отношении выбросов, связанных с изменениями в косвенном землепользовании. Тем не менее, этого было достаточно, чтобы компенсировать преимущества кукурузного этанола для предотвращения глобального потепления.
Биотопливо может производиться таким образом, что чистые выбросы парниковых газов в атмосферу будут ниже, чем выбросы от ископаемого топлива, но оценочные выбросы сильно различаются в разных исследованиях. Некоторые из этих различий связаны с выбором сырья, методами выращивания и сбора урожая растений и производственных процессов, в то время как другие различия отражают различия в аналитических методологиях. Использование последовательных методологий для проведения систематических сопоставлений поможет прояснить последствия выбора различных источников биотоплива и методов роста и производства.