Le dioxyde de carbone est indispensable à la photosynthèse, le processus par lequel les plantes vertes utilisent l'énergie solaire pour transformer le CO₂ en eau et en glucose. Le CO₂ augmente la productivité de la plante en stimulant sa croissance et sa force. C'est pourquoi les propriétaires de serres considèrent le CO₂ comme une matière première pour leurs plantes.
Dans la plupart des types de culture de serre, l'efficacité de la photosynthèse s'améliore lorsque les concentrations en CO₂ passent de 340 à 1000 ppm (parts par million).

L'air ambiant contient normalement environ 340 ppm de CO₂, une concentration idéale pour la pousse de toutes les plantes. Cependant, lorsque la concentration en CO₂ atteint 1.000 ppm, le taux de photosynthèse connaît une augmentation proportionnelle, résultant en une hausse du taux de glucoses et d'hydrates de carbone disponible pour les plantes. Toute culture de plantes en pleine croissance, dans une serre fermée où il y a peu ou pas de ventilation, peut faire chuter la concentration en CO₂ sous les 200 ppm. La baisse du phénomène de photosynthèse enregistrée lorsque la concentration de CO₂ passe de 340 ppm à 200 ppm est du même ordre que la magnitude de l'augmentation photosynthétique obtenue en enrichissant l'air de 340 à 1300 ppm. (figure 1)
De manière générale, une baisse de la concentration en dioxyde de carbone sous le niveau de l'air ambiant a un effet supérieur à l'enrichissement de l'air dans la serre.

Dans les nouvelles serres, et plus spécialement dans celles munies de parois doubles et affichant de faibles taux d'échanges gazeux, les concentrations en CO₂ peuvent aisément descendre sous les 340 ppm plusieurs fois par an, ce qui est nuisible à la croissance de la plante. Une ventilation de jour peut permettre d'augmenter légèrement la concentration de CO₂, mais elle ne peut jamais la porter à un taux supérieur à 340 ppm. L'enrichissement de l'air en CO₂ semble donc être la seule solution pour compenser ce déficit et pour que les concentrations dépassent le taux de 340 ppm, seuil nécessaire à la bonne pousse des plantes. Le taux maximum de CO₂ dépend du type de plante, de l'intensité de la lumière, de la température, de la ventilation, du stade de croissance de la plante, et des facteurs de productivité de la culture.

Vu que les serres ne sont pas totalement hermétiques, l'air extérieur - qui ne contient que 340 ppm CO₂ - s'y infiltre constamment et y rafraîchit entièrement l'air (environ chaque heure). Afin de compenser cette dilution et de maintenir la concentration en CO₂ désirée à 1.300 ppm, il convient d'ajouter approximativement 0,37 kg de CO₂ par 100 m² de surface de plantation.

L'utilisation du CO₂ liquide présente l'avantage que celui-ci est exempt d'impuretés, excluant le risque d'abîmer les plantes par une combustion incomplète. Il ne produit pas non plus de chaleur ni de moisissure, et permet de toujours appliquer le dosage correct sur la plantation. Le CO₂ liquide pur est livré aux serres par camion-citerne. Chaque site doit être équipé d'un réservoir spécial, qui peut être loué chez ACP Belgium. Le CO₂ liquide comprimé est sous forme liquide et doit donc être vaporisé. L'installation des systèmes de diffusion du CO₂ liquide est généralement assez simple à réaliser. La plupart des propriétaires de serre utilisent des tuyaux noirs en chlorure de vinyle (PVC) perforés à la bonne longueur. Ces propriétaires de serre qui utilisent de moindres quantités de CO₂ peuvent acheter du CO₂ en cylindres.