Le energie non rinnovabili, o più propriamente fonti di energia non rinnovabili,^[1] sono fonti di energia che in natura si sono generate nell'ordine dei milioni di anni per quanto riguarda i combustibili fossili, o prima della formazione del pianeta Terra per quanto riguarda i materiali fissili (uranio e plutonio),^[2][3] al contrario di quelle rinnovabili, che vengono reintegrate naturalmente in un periodo di tempo relativamente breve; per questo motivo, una volta terminate, le fonti non rinnovabili non saranno nuovamente disponibili nella scala umana dei tempi.^[4]

Sono fonti di energia non rinnovabile le seguenti:^[5]

• il carbone;
• il petrolio;
• il gas naturale;
• gli elementi fissili usati per la realizzazione della fissione nucleare, quali l'uranio ed il plutonio.

La maggior parte delle risorse energetiche non rinnovabili è concentrata in un numero limitato di aree della Terra, il che può comportare problemi di natura geopolitica e militare,^[6] a differenza delle risorse rinnovabili, che sono principalmente distribuite su vaste aree geografiche.^[7] La riduzione dell'utilizzo delle fonti non rinnovabili, l'implementazione di energie rinnovabili e l'aumento dell'efficienza energetica si traduce in una mitigazione dei cambiamenti climatici^[8] e nei conseguenti benefici economici.^[9]

Lo stesso argomento in dettaglio: Prima rivoluzione industriale e Seconda rivoluzione industriale.

A partire dai primi anni del 1900, l'umanità ha maggiormente consumato l'energia primaria derivante da fonti non rinnovabili (combustibili fossili), rispetto a quella derivante da fonti rinnovabili^[10] (all'epoca legna, energia animale, idraulica ed eolica)^[11] in quanto i combustibili fossili, a parità di peso, erano in grado di produrre maggiori quantità di energia rispetto a quella fornita dalla legna, oltre al fatto che il disboscamento era diventato insostenibile.^[12][13] Attraverso le rivoluzioni industriali, queste fonti di energia hanno permesso il miglioramento delle condizioni di vita dell'uomo.^[14]

Attualmente le risorse non rinnovabili sono tecnologicamente preferite perché, una volta estratte, sono facili da trasportare, hanno un'alta densità energetica e producono energia all'occorrenza^[14] con impianti tecnologicamente semplici e collaudati^{[senza fonte]}, il che ha determinato il consolidamento delle industrie fossili al centro del sistema economico mondiale;^[14] tuttavia, l'utilizzo di tali fonti porta con sé alcuni problemi ambientali quali l'emissione di gas serra per i combustibili fossili^[14] o lo smaltimento delle scorie radioattive per la fissione nucleare;^[15] per questi e altri motivi, l'impatto ambientale associato al ciclo di utilizzo dei combustibili fossili risulta generalmente maggiore rispetto a quello delle fonti di energia rinnovabili.^[16]

Lo stesso argomento in dettaglio: Combustibili fossili.

I combustibili fossili si sono originati dalla decomposizione anaerobica di organismi vegetali e animali, le loro molecole sono principalmente costituite da atomi di carbonio e idrogeno e i principali sono il carbone, il petrolio e il gas naturale.^[17]

Lo stesso argomento in dettaglio: Carbone.

Esistono diversi tipi di carbone fossile che, in base al contenuto di carbonio, approssimativamente correlabile all'età del giacimento, si possono suddividere in:^[18]

• l'antracite (93-95% in C) è il più antico e più pregiato, e risale al paleozoico (circa 400 milioni di anni fa);
• il litantrace (70-93% in C) risale al paleozoico (circa 250 milioni di anni fa) ed è il carbone più diffuso in natura^[19];
• la lignite (60-70% in C) risale al terziario o mesozoico (circa 80 milioni di anni fa);
• la torba (50-60% in C) è il tipo di carbone formatosi più recentemente (quaternario).

Al 2020 il carbone continua ad essere la principale fonte di energia utilizzata per la produzione di energia elettrica a livello mondiale, con aliquota del 35,1%^[20] mentre per il consumo di energia primaria rimane secondo al petrolio, con un'aliquota del 27,2%.^[21]

Lo stesso argomento in dettaglio: Petrolio.

Il petrolio è un combustibile liquido, dal colore che può variare da bruno-nero a giallastro, composto principalmente da una miscela complessa di idrocarburi, e da piccole quantità di composti azotati, ossigenati, solforati e misti;^[22] esso deriva dalla decomposizione di sostanze organiche animali e vegetali ad opera di batteri anaerobici in ambienti marini,^[23] sotto coperture sedimentarie, avvenuta nel corso di decine di milioni di anni.^[5] Si trova in giacimenti petroliferi nel sottosuolo, quindi per l'estrazione è necessario attuare trivellazioni del terreno;^[5] le caratteristiche dell'impianto di estrazione variano a seconda del giacimento di provenienza (on-shore o off-shore). Dopo l'estrazione, il petrolio deve essere raffinato in modo da poter separare i suoi componenti, come la benzina, il cherosene, l'olio combustibile e, in alcuni casi, il gas naturale.

Lo stesso argomento in dettaglio: Gas naturale.

Il componente preponderante del gas naturale è il metano, ma può contenere anche idrocarburi gassosi più pesanti, tra cui etano, propano e butano, e contaminanti quali acido solfidrico e mercurio, da rimuovere prima dell'utilizzo. Il gas naturale viene bruciato per produrre calore o viene utilizzato in turbine a gas o turbine a vapore per la produzione di energia elettrica.^[24] Nel 2020, a livello mondiale, il gas naturale ha coperto il 24,7% del fabbisogno di energia primaria,^[25] e da esso sono stati generati 6.268,1 TWh di energia elettrica (23,4% sul totale di 26.823,2 TWh di elettricità generata).^[26]

Il gas naturale viene impiegato compresso insieme al GPL come carburante meno inquinante rispetto ad altri nelle automobili o in fornelli portatili nelle zone rurali dove non ci sono collegamenti alle reti del gas. Il gas naturale non è tossico, anche se alcuni pozzi contengono gas di acido solfidrico. I giacimenti di gas naturale sono solitamente associati a quelli di petrolio, nei quali si trova disciolto o sotto forma di gas di copertura raccolto in sacche superficiali, ma esistono anche giacimenti di gas naturale unito a vapori di idrocarburi condensabili o più raramente come metano quasi puro. Può generarsi anche in ambienti paludosi e in questo caso viene chiamato "gas di palude".^[24]

Lo stesso argomento in dettaglio: Energia nucleare e Fissione nucleare.

L'energia nucleare è dovuta alle forze coesive presenti all'interno dei nuclei atomici e in natura viene liberata spontaneamente dai radioisotopi.^[27] I principali processi per ottenere energia nucleare sono la fissione e la fusione nucleare.^[28] La percentuale di energia primaria prodotta nel mondo da fissione nucleare nel 2020 è stata pari al 4,3%.^[29]

La fissione nucleare consiste nella rottura del nucleo atomico di elementi come l'uranio-235 e il plutonio-239 tramite bombardamento con neutroni, che dà il via a una reazione a catena per cui i nuclei scissi liberano a loro volta neutroni; il processo viene regolato sottraendo neutroni in eccesso al fine di poter immagazzinare energia.^[28]

Nella maggior parte dei casi, le centrali nucleari producono energia a partire dall'uranio-235, le cui reazioni a catena producono calore che viene utilizzato per far evaporare dell'acqua e avviare una turbina a vapore con produzione di energia elettrica. In realtà, i reattori nucleari si suddividono in molte tipologie in base ai sistemi di trasporto del calore generato, tra cui si ricordano quelli ad acqua bollente, ad acqua pressurizzata e a gas.^[30]

La fissione nucleare è generalmente considerata una fonte di energia non rinnovabile perché l'uranio-235 è un elemento presente in quantità prefissata e che non si rigenera, essendo un tipo di uranio molto raro,^[31] creatosi prima della formazione della Terra.^[3]

• APAT, Energia e radiazioni (PDF), collana I Quaderni della Formazione Ambientale, 2006, ISBN 88-448-0200-7.
• Jeremy Rifkin, La terza rivoluzione industriale : come il potere laterale sta trasformando l'energia, l'economia e il mondo, Arnoldo Mondadori, 2011, ISBN 978-88-04-61420-3, OCLC 859857026.
• IPCC, Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part A: Global and Sectoral Aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, [Edenhofer, O., R. Pichs-Madruga, Y. Sokona, E. Farahani, S. Kadner, K. Seyboth, A. Adler, I. Baum, S. Brunner, P. Eickemeier, B. Kriemann, J. Savolainen, S. Schlömer, C. von Stechow, T. Zwickel and J.C. Minx (eds.)], Cambridge, United Kingdom and New York, Cambridge University Press, 2014, ISBN 978-1-107-05807-1.
• IPCC, Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, [Edenhofer, O., R. Pichs-Madruga, Y. Sokona, E. Farahani, S. Kadner, K. Seyboth, A. Adler, I. Baum, S. Brunner, P. Eickemeier, B. Kriemann, J. Savolainen, S. Schlömer, C. von Stechow, T. Zwickel and J.C. Minx (eds.)], Cambridge, United Kingdom and New York, Cambridge University Press, 2014, ISBN 978-1-107-05821-7, OCLC 892580682.
• BP, Statistical Review of World Energy 2021 | 70th edition (PDF), 2021.

• Energie rinnovabili
• Picco di Hubbert
• Crisi energetica (1973)
• Crisi energetica (1979)

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