Οι γαιάνθρακες χρησιμοποιούνταν σαν καύσιμα από την αρχαιότητα.  Για όσο  χρονικό διάστημα ήταν άφθονο το ξύλο, δεν χρησιμοποιούνταν ευρέως το κάρβουνο, με την ανάπτυξη της βιομηχανίας και την αποψίλωση των δασών, έγινε επιτακτική η στροφή προς το κάρβουνο.  Η εκμετάλλευση του ως καύσιμο, βοήθησε χώρες με σημαντικά αποθέματα κάρβουνου ( Βρετανία, Γερμανία ), να βρεθούν σε πλεονεκτική θέση με την  χρήση του στην βιομηχανική  παραγωγή κάτι που μετά τον 13^ο αιώνα εξαπλώθηκε.

Οι γαιάνθρακες (γαία = γη και άνθρακας = κάρβουνο)  σχηματίστηκαν κατά στρώματα , κατά τη διάρκεια πολλών εκατομμυρίων ετών, από υπολείμματα φυτικής ύλης (δέντρα, φυτά, θάμνους, φύκια) που θάφτηκαν μετά από φυσικές καταστροφές (επιχωματώσεις, καθιζήσεις, σεισμούς, κατακρημνίσεις) μετά από την συνδυασμένη δράση θερμότητας, πίεσης και βακτηριδίων σε απουσία αέρα (ανθρακοποίηση ) αντιδρώντας με την νεκρή ύλη δημιούργησαν τους υδρογονάνθρακες από τους οποίους έγινε στη συνέχεια το κάρβουνο.

Το κάρβουνο έχει χρώμα μαύρο ή καφέ ανάλογα με την ηλικία του.  Η ηλιακή ενέργεια, που είχε δεσμευτεί σ' αυτές τις ουσίες κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης τους, αποδίδεται από τους γαιάνθρακες κατά την καύση τους με τη μορφή θερμότητας.

Υπολογίζεται ότι άρχισε να σχηματίζεται 300-500 εκατομμύρια χρόνια πριν και ολοκληρώθηκε ο σχηματισμός του μέσα σε 85 εκατομμύρια χρόνια περίπου πριν από 250 εκατομμύρια χρόνια. Επειδή αποτελείται κύρια από άνθρακα και υδρογόνο έχει ικανοποιητική θερμογόνο δύναμη(Kcal/Kg) άρα είναι σημαντική καύσιμη υλη και γι'αυτό επέδρασε καθοριστικά στην πορεία της βιομηχανικής επανάστασης.

Χρησιμοποιήθηκε για περισσότερο από έναν αιώνα, τροφοδοτώντας με ενέργεια τόσο την βιομηχανία, βιοτεχνία όσο και τις μεταφορές συμβάλλοντας στην οικονομική ανάπτυξη των βιομηχανικών χωρών.

 Με τον όρο κάρβουνο, χαρακτηρίζουμε διάφορα ορυκτά καύσιμα που διαφοροποιούνται μεταξύ τους τόσο στη υφή όσο και στη θερμογόνο δύναμη τους. Αυτή η διαφοροποίηση οφείλεται στην διαφορετική προέλευση και ηλικία τους. Κατά την ανθρακοποίηση δημιουργούνται κατά σειρά     

·         η τύρφη
·         ο λιγνίτης
·         οι πισσούχοι άνθρακες ή ασφαλτικό ή μαλακό κάρβουνο
·         ο ανθρακίτης

Στην Ελλάδα υπάρχουν σημαντικά κοιτάσματα λιγνίτη ( Πτολεμαΐδα, Μεγαλόπολη από τα όποια παράγεται το μεγαλύτερο ποσοστό της ηλεκτρικής ενέργειας στους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς της ΔΕΗ της χώρας μας) και τύρφης (Δράμα, η εκμετάλλευση της τύρφης δεν έχει προχωρήσει, κυρίως για περιβαλλοντικούς λόγους). 

Τα αποθέματα κάρβουνου είναι σε μεγαλύτερες ποσότητες από υπόλοιπα ορυκτά καύσιμα, πρόσφατες εκτιμήσεις στον πλανήτη μας τα υπολογίζουν σε 638-1034 δισεκατομμύρια τόνους άνθρακα δεσμευμένοι στις διάφορες μορφές κάρβουνου.  Έχει υπολογιστεί ότι, με τους σημερινούς ρυθμούς χρήσης σε παγκόσμιο επίπεδο, τα κοιτάσματα γαιανθράκων επαρκούν για μια περίοδο περίπου 300 χρόνων, αυτό όμως δεν είναι απολύτως βέβαιο διότι αφενός τα γνωστά κοιτάσματα διαφοροποιούνται ως προς τον όγκο τους, αφετέρου ανακαλύπτονται νέα αυξάνοντας το συνολικό απόθεμα. Ένα όμως είναι βέβαιο ότι κάποια στιγμή θα εξαντληθούν.  

Περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τη χρήση του κάρβουνου

Οι επιπτώσεις  της χρήσης γαιανθράκων εμφανίζονται:

•   στην  εξόρυξη 

Κατά την επιφανειακή εξόρυξη αφενός δημιουργούνται τεράστιες τρύπες και αφετέρου συσσωρεύονται εκατομμύρια τόνοι χώματος με μορφή λόφων καταστρέφοντας το τοπίο και δημιουργώντας αισθητική άλλα και σωματιδιακή ρύπανση με τον τεράστιο αριθμό μικροσωματιδίων που αιωρούνται στην ατμόσφαιρα. Όποια προσπάθεια αποκατάστασης των λατομείων δεν επαναφέρει το τοπίο στην αρχική του μορφή, ούτε δημιουργεί μια αποδεκτή μορφολογία του εδάφους για δεκάδες χρόνια.  Σοβαρό πρόβλημα είναι η ανάγκη χρήσης μεγάλων ποσοτήτων νερού για τον καθαρισμό του γαιάνθρακα, που οδηγεί σε μεγάλες ποσότητες υγρών αποβλήτων.

•   στην καύση,

Κατά την καύση του γαιάνθρακα στα εργοστάσια παράγωγης ηλεκτρικής ενέργειας, στη βιομηχανία άλλα και σε άλλες εφαρμογές έχουμε τεράστια έκλυση ποσοτήτων αερίων αλλά και στερεών ρύπων (σκόνη).

Σοβαρό πρόβλημα είναι και τα στερεά υπολείμματα-απόβλητα της καύσης που περιέχουν τοξικές ουσίες, χωρίς να αποκλείεται και η ύπαρξη ραδιενέργειας αν το κοίτασμα περιέχει ραδιενεργά ιχνοστοιχεία.

Το πλέον σημαντικό περιβαλλοντικό πρόβλημα από την καύση των γαιανθράκων είναι η έκλυση διοξειδίου του άνθρακα. Το διοξείδιο του άνθρακα αποτελεί τον υπ’ αριθμό ένα επιβαρυντικό παράγοντα στη δημιουργία του φαινομένου του θερμοκηπίου και η καύση των γαιανθράκων συνολικά ευθύνεται για περίπου το 25% των συνολικών εκπομπών αεριών του θερμοκηπίου στη γη. Λαμβάνοντας υπόψη την αδυναμία των τεχνολογιών αντιρύπανσης ( οπού και σε όποιο βαθμό αυτές χρησιμοποιούνται ) να συγκρατήσουν το διοξείδιο του άνθρακα μπορούμε να ισχυριστούμε πως η καύση των γαιανθράκων συμβάλλει στην αλλαγή του κλίματος.

Μια επιπλέον επίπτωση της καύσης των γαιανθράκων είναι η συμβολή στο φαινόμενο της όξινης βροχής  (πρόκειται για τα οξείδια του θείου και του αζώτου που εκλύονται κατά την καύση των γαιανθράκων τα οποία με τους υδρατμούς της  ατμόσφαιρας σχηματίζουν οξέα τα οποία επιστρέφουν με το νερό της βροχής στη γη σαν όξινη βροχή ) που ευθύνεται για την καταστροφή, δασών, λιμνών αλλά και μνημείων, λόγω της ατμοσφαιρικής ρύπανσης με οξείδια του αζώτου, του διοξειδίου του θείου αλλά και της ιπτάμενης τέφρας.