Τα ορυκτά καύσιμα είναι φυσικοί πόροι που δημιουργούνται από τη μακροχρόνια αποσύνθεση νεκρών οργανισμών και καίγονται για την παραγωγή ενέργειας. Αυτός ο τύπος καυσίμου χαρακτηρίζεται συνήθως από υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα και υδρογονάνθρακες. Ο άνθρακας, το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο αντιπροσωπεύουν την πλειοψηφία των ορυκτών καυσίμων που χρησιμοποιούνται παγκοσμίως. Η καύση ορυκτών καυσίμων απελευθερώνει ένα δι-προϊόν διοξειδίου του άνθρακα στον αέρα, γνωστά ως αέρια θερμοκηπίου, τα οποία είναι ύποπτα ότι προκαλούν αύξηση της θερμοκρασίας της επιφάνειας στη Γη. Τα ορυκτά καύσιμα είναι ένα φθίνον εμπόρευμα με υψηλή ζήτηση. για παράδειγμα, περισσότερο από το 85% της ενέργειας που χρησιμοποιείται από τις Ηνωμένες Πολιτείες προέρχεται από την καύση ορυκτών καυσίμων. Τα εναλλακτικά ορυκτά καύσιμα είναι επίσης μορφές καυσίμου με βάση τον άνθρακα, αλλά λαμβάνονται από διαφορετικούς πόρους, όπως η άμμος πετρελαίου και η μετατροπή του άνθρακα σε υγρό. Τα εναλλακτικά καύσιμα έχουν την ίδια ικανότητα να παράγουν ενέργεια μέσω της καύσης, αλλά μπορεί να είναι πιο εύκολα διαθέσιμα.
Τα πιο κοινά εναλλακτικά ορυκτά καύσιμα μπορεί να είναι η άμμος πετρελαίου, γνωστή και ως βαρύ πετρέλαιο, και η μετατροπή άνθρακα σε υγρό. Το βαρύ λάδι ή η άμμος λαδιού είναι ένα μείγμα άμμου, αργίλου και λαδιού. Υποβάλλεται σε διαδικασία θέρμανσης, αυξάνοντας την εσωτερική θερμοκρασία αρκετά ψηλά ώστε να διαχωρίζονται τα διάφορα συστατικά του μείγματος. Στη συνέχεια, το διυλιστήριο εξάγει το πετρέλαιο, κοινώς γνωστό στη βιομηχανία ως ελαφρύ αργό. Ο άνθρακας σε υγρά είναι μια διαδικασία υγροποίησης που μετατρέπει τον άνθρακα σε προϊόν παρόμοιο σε χρήση με το ελαφρύ αργό πετρέλαιο. Η Νότια Αφρική φιλοξενεί μία από τις μεγαλύτερες βιομηχανίες διύλισης άνθρακα σε υγρό στον κόσμο και μπορεί να τροφοδοτήσει έως και το 30% των αναγκών της σε βενζίνη χρησιμοποιώντας αυτό το εναλλακτικό ορυκτό καύσιμο. Τα κάρβουνα σε υγρά έχουν το πρόσθετο πλεονέκτημα ότι δεν παράγουν τόσο πολύ διοξείδιο του άνθρακα όσο το παραδοσιακό πετρέλαιο.
Ένα από τα οφέλη των εναλλακτικών ορυκτών καυσίμων μπορεί να είναι η μείωση του κόστους των καυσίμων. Ένα μειονέκτημα των ορυκτών καυσίμων είναι ότι οι πόροι είναι περιορισμένοι και απαιτούν πολλές χιλιάδες χρόνια για να αναγεννηθούν. Το παγκόσμιο ενεργειακό κόστος συνεχίζει να αυξάνεται, ενώ η υπάρχουσα προσφορά ορυκτών καυσίμων μειώνεται σταθερά. Τα εναλλακτικά ορυκτά καύσιμα μπορεί να προσφέρουν νέες πηγές για παρόμοια είδη ενέργειας και είναι διαθέσιμα σε πολλές χώρες που ενδέχεται να μην έχουν εσωτερικές πηγές για ελαφρύ αργό πετρέλαιο ή άνθρακα. Επιπλέον, οι χώρες με υψηλά κοιτάσματα άνθρακα θα μπορούσαν να μετατρέψουν τους φυσικούς πόρους τους σε ένα εναλλακτικό ορυκτό καύσιμο από άνθρακα σε υγρό, το οποίο μπορεί να μειώσει το κόστος εισαγωγής και χρήσης της ενέργειας. Ομοίως, χώρες που δεν έχουν πρόσβαση σε ελαφρύ αργό πετρέλαιο αλλά έχουν μεγάλα κοιτάσματα βαρέος πετρελαίου θα μπορούσαν να επενδύσουν στην τεχνολογία διύλισης και να μετατρέψουν αυτό το βαρύ πετρέλαιο σε χρησιμοποιήσιμο ελαφρύ αργό.
Ο αντίκτυπος που έχουν αυτά τα καύσιμα στο περιβάλλον και το υψηλό κόστος αρχικής επένδυσης που απαιτείται μπορεί να αντιπροσωπεύουν τα μεγαλύτερα μειονεκτήματα στη μετάβαση από τα συμβατικά σε εναλλακτικά ορυκτά καύσιμα. Το βαρύ πετρέλαιο και ο άνθρακας σε υγρό απελευθερώνουν μεταξύ 20% και 50% περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα στον αέρα κατά την παραγωγή από ό,τι το συμβατικό πετρέλαιο και ο άνθρακας κατά την πραγματική χρήση. Η εξόρυξη και η διύλιση βαρέος πετρελαίου μπορεί επίσης να αποτελέσει απειλή μόλυνσης για τα τοπικά αποθέματα νερού και μπορεί επίσης να έχει τη δυνατότητα μαζικής διαταραχής των υπαρχόντων οικοτόπων. Απαιτεί επίσης συνήθως μια σημαντική οικονομική επένδυση για τη δημιουργία του εξοπλισμού για την εξόρυξη και τη διύλιση βαρέος πετρελαίου από φυσικά κοιτάσματα ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί από μηχανήματα που κινούνται με πετρέλαιο και βενζίνη. Σε αντίθεση με το ελαφρύ αργό πετρέλαιο, το βαρύ πετρέλαιο δεν ανεβαίνει από το έδαφος σε μορφή άμεσα χρησιμοποιήσιμη από τους κατασκευαστές.