Fosilna goriva su prirodni resursi koji nastaju dugotrajnim propadanjem mrtvih organizama i spaljuju se za proizvodnju energije. Ovu vrstu goriva obično karakterizira visok sadržaj ugljika i ugljikovodika. Ugljen, nafta i prirodni plin predstavljaju većinu fosilnih goriva koja se koriste u svijetu. Spaljivanjem fosilnih goriva u zrak se oslobađa nusproizvod ugljičnog dioksida, poznat kao staklenički plinovi, za koje se sumnja da uzrokuju porast površinske temperature na Zemlji. Fosilna goriva su sve manje potražnje za robom; na primjer, više od 85% energije koju koriste Sjedinjene Države dolazi od izgaranja fosilnih goriva. Alternativna fosilna goriva također su oblici goriva na bazi ugljika, ali se dobivaju iz različitih resursa, kao što su naftni pijesak i pretvaranje ugljena u tekućinu. Alternativna goriva imaju istu sposobnost proizvodnje energije izgaranjem, ali mogu biti lakše dostupna.
Najčešća alternativna fosilna goriva mogu biti naftni pijesak, također poznat kao teška nafta, i ugljen u tekućinu. Teška nafta ili naftni pijesak mješavina je pijeska, gline i nafte. Prolazi proces zagrijavanja, podižući unutarnju temperaturu dovoljno visoko da odvoji različite komponente smjese. Rafinerija zatim ekstrahira naftu, koja je u industriji poznata kao laka sirova. Pretvaranje ugljena u tekućinu je proces ukapljivanja koji pretvara ugljen u proizvod sličan u upotrebi lakoj sirovoj nafti. Južna Afrika je dom jedne od najvećih industrija prerade ugljena u tekućinu na svijetu i može pokriti do 30% svojih potreba za benzinom koristeći ovo alternativno fosilno gorivo. Ugljen-tekućina ima dodatnu prednost jer ne proizvodi toliko ugljičnog dioksida kao tradicionalno ulje.
Jedna od prednosti alternativnih fosilnih goriva može biti niža cijena goriva. Nedostatak fosilnih goriva je taj što su resursi ograničeni i zahtijevaju tisuće godina za regeneraciju. Globalni troškovi energije nastavljaju rasti dok postojeća opskrba fosilnim gorivima stalno opada. Alternativna fosilna goriva mogu ponuditi nove izvore za slične vrste energije, a dostupna su u mnogim zemljama koje možda nemaju interne izvore za laku sirovu naftu ili ugljen. Osim toga, zemlje s visokim naslagama ugljena mogle bi svoje prirodne resurse pretvoriti u alternativno fosilno gorivo od ugljena do tekućeg, što bi moglo smanjiti troškove uvoza i korištenja energije. Slično, zemlje koje nemaju pristup lakoj sirovoj nafti, ali imaju velika polja teške nafte, mogle bi ulagati u tehnologiju rafiniranja i transformirati tu tešku naftu u upotrebljivu laku naftu.
Utjecaj ovih goriva na okoliš i visoki potrebni troškovi ulaganja mogu predstavljati najveće nedostatke za prelazak s konvencionalnih na alternativna fosilna goriva. Teška nafta i ugljen u tekućinu oslobađaju između 20% i 50% više ugljičnog dioksida u zrak tijekom proizvodnje nego konvencionalna nafta i ugljen tijekom stvarne uporabe. Vađenje i rafiniranje teške nafte također može predstavljati prijetnju kontaminacijom za lokalne vodoopskrbe i također može imati potencijal za masovno narušavanje postojećih staništa. Također obično zahtijeva velika financijska ulaganja za uspostavljanje opreme za vađenje i rafiniranje teške nafte iz prirodnih polja kako bi se mogla koristiti strojevima na naftu i benzin. Za razliku od lake sirove nafte, teška nafta ne izlazi iz tla u obliku koji proizvođači odmah mogu koristiti.