Paliwa kopalne to zasoby naturalne, które powstają w wyniku długotrwałego rozkładu martwych organizmów i są spalane w celu wytworzenia energii. Ten rodzaj paliwa zazwyczaj charakteryzuje się wysoką zawartością węgla i węglowodorów. Węgiel, ropa i gaz ziemny stanowią większość paliw kopalnych wykorzystywanych na całym świecie. Spalanie paliw kopalnych uwalnia do powietrza produkt uboczny dwutlenku węgla, znany jako gazy cieplarniane, które podejrzewa się o powodowanie wzrostu temperatury powierzchni Ziemi. Paliwa kopalne są coraz bardziej poszukiwanym towarem; na przykład ponad 85% energii zużywanej przez Stany Zjednoczone pochodzi ze spalania paliw kopalnych. Alternatywne paliwa kopalne są również formami paliw opartymi na węglu, ale pozyskiwane są z różnych zasobów, takich jak piaski roponośne i przekształcanie węgla w ciecz. Paliwa alternatywne mają taką samą zdolność do wytwarzania energii poprzez spalanie, ale mogą być łatwiej dostępne.
Najpopularniejszymi alternatywnymi paliwami kopalnymi mogą być piaski roponośne, znane również jako olej ciężki, oraz węgiel w ciecz. Ciężkie piaski roponośne lub roponośne to mieszanka piasku, gliny i oleju. Poddaje się procesowi ogrzewania, podnosząc temperaturę wewnętrzną na tyle wysoko, aby oddzielić różne składniki mieszanki. Rafineria następnie wydobywa ropę, powszechnie znaną w przemyśle jako lekką ropę. Coal-to-liquids to proces upłynniania, który przekształca węgiel w produkt podobny w użyciu do lekkiej ropy naftowej. Republika Południowej Afryki jest domem dla jednej z największych na świecie branży rafinacji węgla w ciecz i może zaspokoić do 30% swojego zapotrzebowania na benzynę przy użyciu tego alternatywnego paliwa kopalnego. Dodatkową zaletą konwersji węgla w płyny jest to, że nie wytwarza tyle dwutlenku węgla, co tradycyjna ropa naftowa.
Jedną z korzyści płynących z alternatywnych paliw kopalnych mogą być niższe koszty paliwa. Wadą paliw kopalnych jest to, że zasoby są ograniczone i wymagają wielu tysięcy lat na regenerację. Globalne koszty energii nadal rosną, podczas gdy istniejąca podaż paliw kopalnych stale spada. Alternatywne paliwa kopalne mogą oferować nowe źródła podobnych rodzajów energii i są dostępne w wielu krajach, które mogą nie mieć wewnętrznych źródeł lekkiej ropy naftowej lub węgla. Ponadto kraje o wysokich złożach węgla mogłyby przekształcić swoje zasoby naturalne w alternatywne paliwo kopalne z węgla w płynne, co może obniżyć koszty importu i zużycia energii. Podobnie kraje, które nie mają dostępu do lekkiej ropy naftowej, ale mają duże złoża ropy ciężkiej, mogą zainwestować w technologię rafinacji i przekształcić tę ciężką ropę w nadającą się do użytku lekką ropę.
Wpływ tych paliw na środowisko i wysokie początkowe koszty inwestycyjne mogą stanowić największe wady przejścia z paliw konwencjonalnych na alternatywne paliwa kopalne. Ciężki olej i węgiel w płynie uwalniają od 20% do 50% więcej dwutlenku węgla podczas produkcji niż konwencjonalne oleje i węgiel podczas rzeczywistego użytkowania. Wydobycie i rafinacja ciężkiego oleju również może stanowić zagrożenie skażenia lokalnych zasobów wodnych, a także może potencjalnie powodować masowe zakłócenia istniejących siedlisk. Instalacja sprzętu do wydobywania i rafinacji ciężkiej ropy naftowej z pól naturalnych, aby mogła być wykorzystywana przez maszyny zasilane olejem i benzyną, wymaga zwykle znacznych nakładów finansowych. W przeciwieństwie do ropy lekkiej, ropa ciężka nie unosi się z ziemi w postaci nadającej się do natychmiastowego wykorzystania przez producentów.