Popiół węglowy jest produktem ubocznym spalania węgla, powstającym podczas spalania węgla w celu wytworzenia energii. Elektrownie węglowe są głównymi producentami popiołu węglowego na świecie. W niektórych regionach składniki tego produktu ubocznego można ponownie wykorzystać w różnych produktach, w tym w betonie, podczas gdy pozostałą część należy odizolować i przechowywać, aby zapobiec zanieczyszczeniu. Niewłaściwe zabezpieczenie popiołu może prowadzić do katastrofalnych problemów; wyciek popiołu węglowego w Tennessee w 2008 r. spowodował straty w wysokości ponad miliarda dolarów amerykańskich (USD).
Składniki popiołu różnią się w zależności od pierwotnego źródła węgla. Głównym składnikiem są minerały, których nie można było spalić, w tym szereg izotopów promieniotwórczych. Popiół paleniskowy znajdujący się na dnie kotłów to gęsty, gruboziarnisty asortyment minerałów. Popiół lotny jest znacznie drobniejszy, składa się z drobnych cząstek, które się ze sobą związały. Żużel kotłowy to kolejna forma popiołu węglowego. W obiektach, w których znajdują się filtry i systemy płuczące, wytwarzany jest również produkt znany jako gips z odsiarczania gazów spalinowych (FGD), z którym należy obchodzić się ostrożnie.
Kiedy popiół jest usuwany z zakładu energetycznego, jest klasycznie składowany, często na wysypisku. Część popiołu można sprzedać do innych celów, a stopień wykorzystania jest różny w zależności od komponentu. Na przykład popiół lotny może być bardzo przydatny, a do 75% popiołu lotnego z elektrowni można ponownie wykorzystać w betonie i innych produktach.
Badania środowiskowe wykazały, że popiół węglowy może być dość niebezpieczny. W niektórych przypadkach jest wysoce radioaktywny, ze słabą kontrolą środowiska, co może nie całkowicie zapobiec skażeniu. W przeciwieństwie do obiektu jądrowego, który jest dokładnie monitorowany i musi przestrzegać szeregu przepisów ograniczających narażenie na promieniowanie, elektrownia węglowa może uwalniać materiał radioaktywny do otaczającego środowiska i przetwarzać jego popiół bez środków bezpieczeństwa porównywalnych z tymi stosowanymi do kontroli odpadów jądrowych. Popiół zawiera również dioksyny i inne toksyny, które mogą być niebezpieczne w przypadku uwolnienia do środowiska.
Utylizacja popiołu węglowego jest poważnym problemem środowiskowym w niektórych regionach świata. Problem został nieumyślnie skomplikowany przez przepisy dotyczące ochrony środowiska nakazujące większe wychwytywanie zanieczyszczeń; nagromadzenie zanieczyszczeń w kominach elektrowni uniemożliwia ich uwolnienie do środowiska, ale generuje więcej popiołu, który należy odpowiednio unieszkodliwić. Niektóre kraje zainicjowały rządowe programy monitorowania elektrowni węglowych i opracowania zaleceń dotyczących postępowania z produktami ubocznymi spalania w celu utrzymania czystości otaczającego środowiska.