Carvão mineral, petróleo e gás natural são os combustíveis fósseis não-renováveis mais utilizados para geração de energia e para o funcionamento de máquinas industriais e veículos de transporte. Não são considerados recursos renováveis porque levam milhares de anos para que a natureza os produza. Ainda que numa escala geológica de tempo os combustíveis fósseis continuem sendo gerados a partir da decomposição de matéria orgânica, não são suficientes para atender a enorme demanda mundial ao longo da escala humana de tempo.

Não só a escassez desses combustíveis – controlados pelo homem há séculos – tem causado sérias transformações nas sociedades contemporâneas, como sua queima para gerar energia é responsável pela emissão de enormes quantidades de gases que estão diretamente relacionados com o aquecimento global (GEEs, ou gases de feito estufa) e com a formação de chuvas ácidas.

O carvão mineral é oriundo do soterramento e da decomposição de material vegetal que, ao longo do tempo, perde oxigênio e água e ganha carbono. Usado como fonte geradora de energia, a combustão do carvão é responsável pela emissão de grandes quantidades de gás carbônico (CO2). Sua utilização como combustível, análoga aos derivados do petróleo, vem aumentando gradativamente e, como conseqüência, há uma previsão para os próximos 50 anos de um acréscimo de 50% na emissão de gases que provocam o aquecimento do planeta.

O petróleo é encontrado nos poros das rochas sedimentares que, ao apresentarem permeabilidade, permitem sua vazão e, conseqüentemente, a formação de reservatórios economicamente exploráveis. No entanto, uma bacia petrolífera leva milhares de anos para ser constituída, daí a caracterização do petróleo como combustível fóssil não-renovável na escala humana de tempo. A partir do refino do petróleo são extraídos produtos como solventes, gasolina, óleo diesel, lubrificantes, querosene, gás de cozinha (GLP) e matéria-prima para a fabricação de plásticos e asfalto.

Com toda essa gama de produtos, é difícil estabelecer, nos diversos setores da economia mundial, algo que não dependa, direta ou indiretamente, do petróleo, motivo pelo qual seu controle e exploração têm gerado graves disputas internacionais. Contudo, seu maior campo de aplicação encontra-se nos combustíveis usados em transportes motorizados, usinas termelétricas e equipamentos industriais.

O gás natural, assim como o petróleo, deriva da decomposição de material fóssil orgânico e encontra-se acumulado em rochas porosas no subsolo da Terra. Considerado fonte de energia limpa, por estar em estado gasoso e apresentar baixos índices de gás carbônico, compostos de enxofre e nitrogênio, o gás natural tornou-se uma matriz energética ecologicamente correta, porém não-renovável, uma vez que leva milhares de anos para ser formado. Em comparação ao GLP, o gás natural apresenta menores riscos de explosão, pois, sendo mais leve que o ar, se dissipa rapidamente pela atmosfera no caso de vazamento, ao contrário do GLP que, por ser mais pesado que o ar permanece acumulado junto ao local de vazão.

O transporte do gás natural de suas reservas às redes distribuidoras é feito por meio de tubulações enterradas e protegidas com placas de concreto (denominados gasodutos). No setor de transportes, o gás natural substitui os combustíveis derivados do refino do petróleo, como gasolina e óleo diesel. Também é utilizado nas indústrias como fonte geradora de calor e energia elétrica.