Τα συνθετικά καύσιμα είναι οποιοδήποτε υγρό καύσιμο που παράγεται από κάτι που έχει ενέργεια – όπως άνθρακας, φυσικό αέριο, πίσσα άμμος ή βιομάζα. Αντίθετα, ένα φυσικό καύσιμο θα ήταν κάτι σαν πετρέλαιο. Τα συνθετικά καύσιμα αναφέρονται συχνά ως synfuels.
Το 1944, όταν καθιερώθηκε το Πρόγραμμα Συνθετικών Υγρών Καυσίμων ως πρόγραμμα που διοικείται από το Γραφείο Ορυχείων των ΗΠΑ, η κυβέρνηση των Ηνωμένων Πολιτειών υποστήριξε την παραγωγή συνθετικών καυσίμων με επενδύσεις. Ως αποτέλεσμα, υπήρξε μια σημαντική ώθηση στις εταιρείες φυσικού αερίου και πετρελαίου να τα χρησιμοποιήσουν, όπως κάνουν πολλές – για παράδειγμα η Shell, η Exxon, η Statoil, η Rentech και η Syntroleum. Ωστόσο, αυτό το πρόγραμμα συνθετικών καυσίμων σταμάτησε από το Κογκρέσο το 1985, αφού δαπάνησε 8 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ (USD) σε μια περίοδο 40 ετών. Στη δεκαετία του 1970, καθιερώθηκε ένα πρόγραμμα πίστωσης φόρου synfuel, συνεχίζοντας την ώθηση προς τα συνθετικά καύσιμα. Η TECO, η Progress Energy, η DTE και η Marriott έχουν επωφεληθεί.
Τα συνθετικά καύσιμα ταξινομούνται με βάση την πρώτη ύλη που χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία τους. Με διαφορά, οι τρεις πιο εξέχουσες διεργασίες είναι Coal-to-Liquids (CTL), Gas-to-Liquids (GTL) και Biomass-To-Liquids (BTL).
Η ευρύτερα χρησιμοποιούμενη μορφή συνθετικού καυσίμου είναι ο υγροποιημένος άνθρακας και τα παράγωγά του. Η διαδικασία Fischer-Tropsch, που αναπτύχθηκε από τη ναζιστική Γερμανία και χρησιμοποιείται από τη Sasol στη Νότια Αφρική σήμερα, είναι μία από τις πιο χρησιμοποιούμενες για τη μετατροπή του άνθρακα, καθώς και της βιομάζας ή του φυσικού αερίου, σε συνθετικά καύσιμα.
Ό,τι κι αν χρησιμοποιείτε για την παραγωγή των συνθετικών καυσίμων, το πρώτο βήμα είναι να το μετατρέψετε σε μονοξείδιο του άνθρακα και αέριο υδρογόνο. Στο αέριο φυσικών αερίων όπως το μεθάνιο, αυτό απαιτεί μερική καύση. Για τον άνθρακα ή τη βιομάζα, είναι απαραίτητη η αεριοποίηση, που σημαίνει συνδυασμός του υλικού με νερό και οξυγόνο ή αέρα σε υψηλές θερμοκρασίες. Ο άνθρακας στον άνθρακα συνδυάζεται με το οξυγόνο στο νερό για να δημιουργήσει μονοξείδιο του άνθρακα, ενώ τα υπολειπόμενα άτομα υδρογόνου δημιουργούν αέριο υδρογόνο. Αυτό παράγει μια ουσία που ονομάζεται αέριο σύνθεσης, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο ή να υποστεί περαιτέρω επεξεργασία σε ντίζελ ή άλλο παράγωγο.
Το ντίζελ παλαιότερα κατασκευαζόταν μόνο με πετρέλαιο, γι’ αυτό και ονομαζόταν πετροντίζελ. Σήμερα, άλλες ουσίες όπως βιομάζα ή φυσικό αέριο χρησιμοποιούνται για την παρασκευή του, εξ ου και βιοντίζελ.