miniatura|Pila de carbó, un dels principals combustibles fòssils
Els combustibles fòssils són combustibles originats per la descomposició parcial de matèria orgànica de fa milions d'anys transformada per la pressió i temperatura degudes a les capes de sediments acumulades sobre seu. Els exemples principals en són el carbó, el petroli i el gas natural.
Són primeres matèries d'energia no renovables perquè requereixen milions d'anys per a la seva formació de manera natural. Degut al seu alt poder calorífic són fonts d'energia útils per a generar energia tèrmica i el seu ús ha permès el gran creixement econòmic i demogràfic lligat a la revolució industrial del . Encara ara són fonamentals per a la nostra economia. El 2007 la combustió de carbó, petroli i gas natural va representar 86,4% de l'energia primària mundial. Tot i això la seva combustió és una de les principals fonts de contaminació atmosfèrica i l'escalfament global, suposant un important problema de sostenibilitat.
S'han originat de manera natural per un procés de fossilització en anòxia (manca d'oxigen) ambiental: la matèria orgànica no s'ha degradat per microorganismes (que no hi poden viure), fent-se diòxid de carboni (CO₂) i aigua (H₂O), sinó que roman en forma de molècules orgàniques més complexes, sòlides, líquides o gas, l'energia de les quals és la que s'allibera en utilitzar-los com a combustible.
Primera font actual d'energia miniatura|Fonts d'energia primària al món l'any 2006 La Energy Information Administration va estimar el 2006 que les principals fonts primàries d'energia al món eren: el petroli en un 35,9%, el carbó en un 27,4% i el gas natural en un 22,8%. Per tant, amb un 86%, els combustibles fòssils són la font d'energia principal al món. Es poden usar directament o bé en centrals tèrmiques, per a obtenir electricitat. Alguns combustibles no fòssils utilitzats al món com a energies primàries en 2006 són l'energia hidroelèctrica (6,3%), considerada energia renovable, l'energia nuclear (5,9%) i en menor grau les energies solar, eòlica, geotèrmica, etc. que només sumen un 1,0% de la producció mundial total.
La tendència actual sembla d'usar-les cada cop més, almenys mentre sigui possible. Per exemple, en els deu anys compresos entre 1996 i 2006 la producció mundial de combustibles fòssils va augmentar una mitjana del 26%, més que la nuclear (16%) i la hidroelèctrica (20%).
Origen Els combustibles fòssils es formen per la descomposició anaeròbica de les restes d'organismes que es van dipositar al fons del mar o d'un llac en grans quantitats sota condicions anòxiques, fa milions d'anys. Amb el pas del temps, aquesta matèria orgànica, barrejada amb fang, es va enterrar sota capes pesants de sediments. Aquestes capes van provocar nivells alts de pressió (uns cent milions de pascals) i temperatura (de centenars de graus celsius)"Fossil Fuels". MSN Encarta. [Accedit el 3 de juny del 2009] i van fer que la matèria orgànica s'alterés químicament: primer a un material cerós anomenat querosè, quan la temperatura és d'uns 50 °C; després, a uns 100 °C, en petroli; i finalment, amb 120 °C - 150 °C, es forma el gas natural.Oil formation. Sciencelearn Hub. [Accedit el 3 de juny de 2009]
El carbó es forma a partir de plantes (majoritàriament arbres) terrestres que vivien en zones pantanoses o al costat del mar, que van quedar enterrades sota capes de sediments. Llavors, la matèria orgànica, que era rica en oxigen, hidrogen i carboni, va esdevenir més rica en carboni i pobra en hidrogen i oxigen.Coal Formation. MSN Encarta. [Accedit el 3 de juny del 2009] La majoria dels jaciments de carbó daten del Carbonífer.
Els combustibles fòssils necessiten una enorme quantitat de matèria orgànica i de temps per a generar-se. Per exemple: Un litre de gasolina normal el resultat acumulat d'unes 23,5 tones de material orgànic antic dipositat al fons de l'oceà. El combustible fòssil total consumit l'any 1997 era l'equivalent de tota la matèria vegetal que va créixer a la superfície de la Terra i a tots els oceans al llarg de 422 anys.
L'exagerat consum d'aquests combustibles per part dels humans des de la revolució industrial, és a dir, de les darreres quatre generacions de persones,Sostenibilitat, globalització i medi ambient, de Josep Xercavins Valls i Enric Carrera Gallissà. Capítol 1 de la Guia ambiental de la UPC, a cura d'Ivan Capdevila i Antonio Torres. Edicions de la Universitat Politècnica de Catalunya, Capellades, 1998. fins a gairebé esgotar-los per complet, genera un greu problema de sostenibilitat i capacitat de càrrega. Hom calcula que aquests s'esgotaran en uns cinquanta anys com a màxim i no en sabem produir.
Tipus de combustibles fòssils Carbó
miniatura|Mina de carbó a Estercuel Aragó
Aquest combustible fòssil és una roca sedimentària d'origen orgànic que prové de restes vegetals que creixien a les maresmes i que van quedar enterrades pel fang. A causa de l'absència d'oxigen no es van poder degradar i amb el pas del temps i la pressió del pes de les capes de terra va fer que es fossilitzessin fins a transformar-se en carbó. La seva formació data de fa uns 350 milions d'anys, a l'Era Primària. A les centrals termoelèctriques es transforma en electricitat.L'energia Generalitat de Catalunya, departament d'Ensenyament i ICAEN. Edicions i Serveis Escolars Domènech SA, desembre de 1999
Segons la seva estructura química es classifiquen en diferents tipus de carbó segons la seva composició mineralògica en quatre grans grups: Torba: És el més recent i que aporta menys calor perquè té una alta proporció d'oxigen i hidrogen en relació al carboni (60%). Sovint es poden apreciar a ull nu les estructures vegetals que el conformen. Lignit: És recent i no té tant poder calorífic a causa del seu baix contingut en carboni. Conté un 50% de carboni. Hulla: És un dels més antics i alt poder calorífic. És el carbó més comercialitzat i el que més s'utilitza, per exemple, a les centrals tèrmiques. Conté un 80% de carboni. Antracita: el més antic i amb més proporció de carboni (95%), pel que té el més alt poder calorífic.
S'usa sobretot a calderes industrials i a centrals termoelèctriques. També existeix el carbó vegetal, que s'obté artificialment, per mitjà de la piròlisi, o combustió parcial de la llenya amb poca o gens de presència d'oxigen (anaeròbia). El carbó es pot gasificar per a obtenir hidrogen i per a ser utilitzat com a combustible d'una altra manera (gas natural sintètic, GNS). No s'ha de confondre el carbó gasificat amb el grisú, que és un gas que surt a les mines de carbó i que s'elimina per seguretat, ja que pot provocar incendis i explosions. També es pot convertir en un combustible líquid, que duplicarà la seva potència calorífica, per mitjà de la liquació del carbó, que pot ser directa o indirecta. A partir de la destil·lació seca del carbó es poden obtenir altres productes, com el carbó de coc, el gas ciutat, olis o quitrà.
Petroli
miniatura|Extracció de petroli a Sicília miniatura|Petroli en un motor
El petroli és un combustible fòssil líquid i viscós que prové de matèria orgànica acumulada durant milions d'anys. Es creu que es va formar fa uns cinquanta milions d'anys després que el plàncton quedés cobert per diferents materials sedimentaris i a una certa pressió i temperatura i per l'acció de microorganismes fins a formar-se el petroli. El que s'obté directament del jaciment és el que s'anomena petroli cru. Per a poder utilitzar l'energia que aporta ha de passar per un procés de transformació, anomenat refinament.
El refinament del petroli té lloc a les plantes petroquímiques, també anomenades refineries. Primer de tot cal netejar el petroli cru abans que sigui conduït a les unitats de fraccionament. Un cop netejat de les restes d'aigua i sorra comença el procés de destil·lació fraccionada a dues torres de destil·lació, una a pressió atmosfèrica i altra al buit, que poden arribar a mesurar cinquanta metres d'alçada. El cru s'escalfa a uns 320 °C - 340 °C i es converteix en gas, aquest va pujant per la torre a mesura que els diferents components arriben al seu punt d'ebullició i segons van pujant es van refredant i condensant a diferents nivells (platets).
Un cop condensats es van recollint, per ordre, els següents productes: butà i altres gasos liquats del petroli (GLP), benzina, querosè, gasoil i subproductes utilitzats per a fabricar fuel, olis lubrificants i quitrà. Altres processos típics del petroli són el cracking, per tallar les cadenes d'hidrocarburs en altres més petites i amb el qual es produeix el gas ciutat, per exemple; la polimerització, que, al contrari, transforma les cadenes curtes en llargues, unint-les; el reforming, per a modificar les característiques de les benzines; etc.
Gas natural
miniatura|Plataforma d'extracció de gas natural "La Gaviota", prop de Bermeo a Biscaia miniatura|Gas natural com a combustible És producte de la matèria orgànica acumulada durant milions d'anys. És compost majoritàriament de metà i està present en la majoria de jaciments petrolífers. Les dificultats tècniques del seu tractament, de la construcció d'una xarxa de gasoductes i dels sistemes de distribució i transport van començar a ser rendibles gràcies a l'augment del preu del petroli. Un cop s'extreu del jaciment, es tracta amb una sèrie de processos i després es transporta fins al lloc de consum. Aquest transport es pot dur a terme de dues maneres: Gasoductes: que són canonades molt grans per on circula el gas bombejat a pressió, impulsat per bombes de pressió. El gasoducte Magreb-Europa i el Medgaz en són dos exemples. Vaixells: el gas s'hi transporta liquat en cisternes, perquè se'n pugui transportar més quantitat.
Un dels processos més importants al que se sotmet el gas natural és l'odorització, al qual se li afegeixen una sèrie d'additius que li donen olor per tal de fer evidents i facilitar la localització de les fuites. El gas natural es pot usar per a generar electricitat i especialment en tecnologies d'alt rendiment, com són els cicles combinats; també en el sector de la refrigeració; i com a combustible d'autobusos urbans, cotxes, vaixells, etc.; com a combustible de gasodomèstics: rentadores, rentavaixelles, etc.; per a obtenir calor domèstica: forn, calefacció, escalfament d'aigua sanitària, etc.; o com a matèria primera per a la producció industrial.
Es pot obtenir gas natural en tractar els residus orgànics que separem a les escombraries. El gas obtingut és exactament el mateix que el gas natural, ambdós son metà, però només per a indicar d'on prové, com a estratègia de màrqueting i comercial, se l'anomena biogàs. Altres combustibles fòssils gasosos són el butà i el gas ciutat, que s'obtenen a partir del petroli.
Avantatges miniatura|Els combustibles fòssils produeixen una bona part de l'electricitat que usem per a il·luminació, climatització, refrigeració d'aliments i de computadores, per a aparells elèctrics i electrònics, etc. Els combustibles fòssils permeten una obtenció d'energia molt concentrada que ha obert el camí als canvis tecnològics que diferencien la vida quotidiana actual de la d'abans de la Revolució Industrial. Cal recordar que l'electricitat és una energia obtinguda per transformació a partir d'energies primàries, i que la majoria d'aquestes, en percentatge, al món, a Espanya i a Catalunya, són combustibles fòssils.
miniatura|esquerra|Tenim accés a productes no locals gràcies al seu transport usant combustibles fòssils