L'Ademe, la SNCF et RFF ont réalisé le bilan carbone de la LGV Rhin-Rhône (études confiées à Objectif Carbone, Altern Consult et Inexia). Sur les 140 km en construction entre Dijon et Mulhouse, toutes les émissions de gaz à effet de serre ont été étudiées : conception et construction de l'infrastructure et des deux nouvelles gares, achat de trente rames de TGV, installations de maintenance. S'y ajoutent les émissions estimées pour les trente premières années d'exploitation commerciale de la nouvelle ligne à compter de décembre 2011. Selon les calculs, au bout de trente ans, 1,9 million de tonnes équivalent CO2 (teCO2) seront émises dont 53 % dus à l'énergie de traction et 42 % aux travaux initiaux de construction. Grâce au report modal, les responsables de l'étude estiment que l'empreinte carbone du projet devient nulle dès sa douzième année d'exploitation, en 2024.
Schéma du bilan carbone