The Relationship Between Cryptocurrency Prices and CO2 Emissions: The Case of Bitcoin

Abstract

Cryptocurrencies, which have emerged as alternatives to traditional investment instruments and rapidly gained popularity among investors, represent one of the most prominent innovations in the field of digital finance. Nevertheless, these digital assets have been the subject of extensive criticism, particularly due to their reliance on energy-intensive mining processes that predominantly utilize environmentally harmful fossil fuels. The primary objective of this study is to investigate the relationship between Bitcoin prices and carbon dioxide (CO₂) emissions. To this end, the Toda–Yamamoto causality approach was employed using daily data covering the period from January 1, 2023, to July 31, 2025. The dataset comprises Bitcoin prices, trading volume, volatility, energy consumption, and CO₂ emissions. The empirical results indicate the existence of a bidirectional causal relationship between Bitcoin volatility and CO₂ emissions, whereas no causal link was found between the remaining variables and CO₂ emissions. Additionally, the findings reveal unidirectional causality running from Bitcoin trading volume to volatility, from volatility to Bitcoin prices, and from CO₂ emissions to Bitcoin trading volume.

Keywords

• cryptocurrency
• bitcoin
• co2 emissions
• Causality Analysis

Kripto Para Fiyatları ile CO2 Emisyonu Arasındaki İlişki: Bitcoin Örneği

Abstract

Geleneksel yatırım araçlarına alternatif olarak ortaya çıkan ve çok kısa bir süre içerisinde yatırımcıların gözdesi olan kripto paralar, dijital finansın önemli yeniliklerinden biri olarak görülmektedir. Bununla birlikte kripto paralar, özellikle çevreye zarar veren fosil enerji kaynaklarını kullanması nedeniyle çeşitli eleştirilere maruz kalmaktadır. Bu çalışmada Bitcoin fiyatları CO2 emisyonu arasındaki ilişkinin incelenmesi amaçlanmaktadır. Bu çerçevede Bitcoin fiyatları, Bitcoin işlem hacmi, Bitcoin volatilitesi, Bitcoin enerji tüketimi ve CO2 emisyonu değişkenlerinin 01.01.2023-31.07.2025 dönemine ait günlük verileri üzerinden Toda Yamamoto nedensellik analizi uygulanmıştır. Nedensellik analizi sonucunda Bitcoin volatilitesi ile CO2 emisyonu arasında çift yönlü nedensellik ilişkisi olduğunu, diğer değişkenlerin CO2 emisyonunu etkilemediğini gösteren bulgular elde edilmiştir. Bununla birlikte bulgular; Bitcoin işlem hacminden, Bitcoin volatilitesine, volatiliteden Bitcoin fiyatlarına ve CO2 emisyonundan Bitcoin işlem hacmine doğru tek yönlü nedensellik ilişkisi olduğunu ortaya koymaktadır.

Keywords

• kripto para
• bitcoin
• co2 emisyonu
• nedensellik analizi

References

1. Bilirer, M., & Zeren, F. (2025). Kripto varlıklarda elektrik tüketimi, karbon emisyonu ve fiyat ilişkisi: Seçilmiş tokenler örneği. Malatya Turgut Özal Üniversitesi İşletme ve Yönetim Bilimleri Dergisi, 6(1), 37-56.
2. Çarkacioğlu, A. (2016). Kripto-para Bitcoin. Sermaye piyasası kurulu araştırma dairesi araştırma raporu.
3. Çetinkaya, Ş. (2018). Kripto paraların gelişimi ve para piyasalarındaki yerinin swot analizi ile incelenmesi. Uluslararası Ekonomi ve Siyaset Bilimleri Akademik Araştırmalar Dergisi, 2(5), 11-21.
4. Data.bitcoinity.org (2025). Bitcoin price, Bitcoin trading volume, Bitcoin volatility [Veri Seti]. https://data.bitcoinity.org/bitcoin/block_size_votes/7d?c=block_size_vo tes&t=b
5. Davidescu, A. A., & Dobre, I. (2012). The Causal relationship between the unemployment rate and US shadow economy. A Toda-Yamamoto approach. Journal of Social and Economic Statistics, 1(1), s. 21-34.
6. Digiconomist (2025). Bitcoin energy consumption index [Veri Seti]. https://digiconomist.net/bitcoin-energy-consumption
7. Dritsaki, C. (2017). Toda-Yamamoto causality test between inflation and nominal interest rates: evidence from three countries of Europe. International Journal of Economics and Financial Issues, 7(6), 120.
8. Felek, Ş., Karademir, C., & Ceylan, R. (2023). Bitcoin ile karbon emisyonu ilişkisi: doğrusal olmayan eşbütünleşme analizi. Ekonomi Politika ve Finans Araştırmaları Dergisi, 8(1), 141-162. https://doi.org/10.30784/epfad.1261418

9. Huynh, A. N. Q., Duong, D., Burggraf, T., Luong, H. T. T., & Bui, N. H. (2022). Energy consumption and Bitcoin market. Asia-Pacific Financial Markets, 29(1), 79-93. https://doi.org/10.1007/s10690-021-09338-4
10. Jaber, M. M., Szép, T., El-Naqa, A. R., & Abusmier, S. A. (2025). Energy consumption, economic growth, and climate change nexus in Jordan: insights from the Toda Yamamoto causality test. Resources, 14(3), 36. https://doi.org/10.3390/resources14030036
11. Jiang, S., Li, Y., Lu, Q., Hong, Y., Guan, D., Xiong, Y., & Wang, S. (2021). Policy assessments for the carbon emission flows and sustainability of Bitcoin blockchain operation in China. Nature communications, 12(1), 1938.
12. Koçak, E., & Uçan, O. (2023). Kripto para ticaretinin çevre kirliliği üzerine etkileri: panel veri analizi. Journal of Politics Economy and Management, 6(2), 95- 107
13. Kılıç, E., Gürsoy, S., & Ergüney, E. B. (2021). Bitcoin elektrik tüketimi ile enerji piyasaları arasında volatilite yayılımı: seçili ülkelerden kanıtlar. Yaşar Üniversitesi E-Dergisi, 16(64), 1592-1604.
14. Kılıç, E. (2022). Bitcoin ile Vadeli İşlemler Piyasası Arasındaki İlişkinin Analizi. Gaziantep Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 21(3), 1457-1470.
15. Kononova, K., & Dek, A. (2020). Bitcoin mining electricity consumption and carbon footprint. Rıvısta Dı Studı Sulla Sostenıbılıta', (2019/2). DOI: 10.3280/RISS2019-002007
16. Köse, G. (2024). Kripto para madenciliğinin elektrik tüketimi ile enerji piyasaları arasındaki ilişkinin analizi: Seçili ülkelerden kanıtlar [Yayımlanmamış yüksek lisans tezi]. Dicle Üniversitesi.
17. Onat, N. C., Jabbar, R., Kucukvar, M., Wakjira, T., Kutty, A. A., & Fetais, N. (2025). Carbon footprint of global Bitcoin mining: Emissions beyond borders. Sustainability Science, 20(1), 173-189.
18. Okorie, D. I., Gnatchiglo, J. M., & Wesseh, P. K. (2024). Electricity and cryptocurrency mining: An empirical contribution. Heliyon, 10(13), 1-14.
19. Özbek, B., & Özbek, S. (2024). Sürdürülebilirlik ve finansal piyasalar: bitcoin’in karbon emisyonu üzerindeki etkisi. Nişantaşı Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 12(Özel Sayı), 183-203. https://doi.org/10.52122/nisantasisbd.1544966
20. Palta, G., & Alsu, E. (2024). Bitcoin üretiminin karbon emisyonu üzerindeki etkisi: Panel veri analizi. Pamukkale Üniversitesi İşletme Araştırmaları Dergisi, 11(1), 199-221. https://doi.org/10.47097/piar.1486854
21. Razak, D. B. A., Mohammed, M. O., Turkan, Y., & Kilic, E. (2024). Return and Volatility Interaction between Islamic Indice and Bitcoin: A Comparison of Türkiye and Malaysia. International Journal of Economics, Management and Accounting, 32(1), 149-168.
22. Sarkodie, S. A., Ahmed, M. Y., & Leirvik, T. (2022). Trade volume affects bitcoin energy consumption and carbon footprint. Finance Research Letters, 48, 102977.
23. Schinckus, C., Nguyen, C. P., & Chong, F. H. L. (2022). Cryptocurrencies’ hashrate and electricity consumption: evidence from mining activities. Studies in Economics and Finance, 39(3), 524-546. https://doi.org/10.1108/SEF-08- 2021-0342
24. Sezgin, S. (2024). Kripto madenciliğinin çevre üzerindeki etkileri. Akademik İzdüşüm Dergisi, 9(2), 285-312.
25. Zhang, D., Chen, X. H., Lau, C. K. M., & Xu, B. (2023). Implications of cryptocurrency energy usage on climate change. Technological Forecasting and Social Change, 187, 122219. https://doi.org/10.1016/j.techfore.2022.122219
26. Zheng, M., Feng, G. F., Zhao, X., & Chang, C. P. (2023). The transaction behavior of cryptocurrency and electricity consumption. Financial Innovation, 9(1), 44. https://doi.org/10.1186/s40854-023-00449-7
27. Zhou, X., Guo, X., & Ji, J. (2025). Exploring the impact of cryptocurrency and energy markets on global carbon emissions: a wavelet quantile analysis. Environment, Development and Sustainability, 1-26. https://doi.org/10.1007/s10668-025-07059-6