Fossile Brennstoffe sind natürliche Ressourcen, die durch den langfristigen Zerfall abgestorbener Organismen entstehen und zur Energiegewinnung verbrannt werden. Diese Art von Kraftstoff ist typischerweise durch einen hohen Kohlenstoff- und Kohlenwasserstoffgehalt gekennzeichnet. Kohle, Öl und Erdgas stellen den Großteil der weltweit verwendeten fossilen Brennstoffe dar. Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe wird ein Nebenprodukt von Kohlendioxid in die Luft freigesetzt, sogenannte Treibhausgase, die im Verdacht stehen, steigende Oberflächentemperaturen auf der Erde zu verursachen. Fossile Brennstoffe sind ein knapper werdendes und stark nachgefragtes Gut; Beispielsweise stammen mehr als 85 % der von den Vereinigten Staaten verbrauchten Energie aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Alternative fossile Brennstoffe sind ebenfalls kohlenstoffbasierte Brennstoffe, werden jedoch aus anderen Ressourcen wie Ölsanden und der Umwandlung von Kohle in Flüssigkeit gewonnen. Alternative Brennstoffe haben die gleiche Fähigkeit, durch Verbrennung Energie zu erzeugen, sind aber möglicherweise leichter verfügbar.
Die gebräuchlichsten alternativen fossilen Brennstoffe können Ölsande, auch bekannt als Schweröl, und Kohle-zu-Flüssig-Kraftstoffe sein. Schweröl oder Ölsand ist eine Mischung aus Sand, Ton und Öl. Es durchläuft einen Erhitzungsprozess, bei dem die Innentemperatur hoch genug ansteigt, um die verschiedenen Komponenten der Mischung zu trennen. Die Raffinerie extrahiert dann das Öl, das in der Industrie allgemein als leichtes Rohöl bekannt ist. Coal-to-Liquids ist ein Verflüssigungsprozess, bei dem Kohle in ein Produkt umgewandelt wird, das im Gebrauch dem leichten Rohöl ähnelt. Südafrika ist die Heimat einer der größten Kohle-zu-Flüssig-Raffinerieindustrie der Welt und kann bis zu 30 % seines Benzinbedarfs mit diesem alternativen fossilen Brennstoff decken. Coal-to-Liquids haben den zusätzlichen Vorteil, dass sie nicht so viel Kohlendioxid produzieren wie herkömmliches Öl.
Einer der Vorteile alternativer fossiler Brennstoffe können niedrigere Brennstoffkosten sein. Ein Nachteil fossiler Brennstoffe ist, dass die Ressourcen begrenzt sind und viele tausend Jahre benötigen, um sich zu regenerieren. Die weltweiten Energiekosten steigen weiter, während das vorhandene Angebot an fossilen Brennstoffen stetig zurückgeht. Alternative fossile Brennstoffe können neue Quellen für ähnliche Energiearten bieten und sind in vielen Ländern verfügbar, die möglicherweise keine internen Quellen für leichtes Rohöl oder Kohle haben. Darüber hinaus könnten Länder mit großen Kohlevorkommen ihre natürlichen Ressourcen in einen alternativen fossilen Kohle-zu-Flüssig-Brennstoff umwandeln, was die Import- und Nutzungskosten für Energie senken könnte. Ebenso könnten Länder, die keinen Zugang zu leichtem Rohöl haben, aber über große Schwerölfelder verfügen, in Raffinationstechnologie investieren und dieses Schweröl in nutzbares leichtes Rohöl umwandeln.
Die Auswirkungen dieser Kraftstoffe auf die Umwelt und die erforderlichen hohen Investitionskosten können die größten Nachteile beim Umstieg von konventionellen auf alternative fossile Kraftstoffe darstellen. Schweröl und Coal-to-Liquid setzen bei der Produktion zwischen 20 und 50 % mehr Kohlendioxid in die Luft frei als herkömmliches Öl und Kohle während der tatsächlichen Nutzung. Die Förderung und Raffination von Schweröl kann auch eine Kontaminationsgefahr für die lokale Wasserversorgung darstellen und auch das Potenzial für massive Störungen bestehender Lebensräume haben. Es erfordert in der Regel auch große finanzielle Investitionen, um die Ausrüstung zur Gewinnung und Raffination von Schweröl aus natürlichen Feldern einzurichten, um es für öl- und benzinbetriebene Maschinen nutzbar zu machen. Anders als leichtes Rohöl steigt Schweröl nicht in einer für die Hersteller sofort nutzbaren Form aus dem Boden auf.