ในจำนวนเชื้อเพลิงฟอสซิลทั้งหมด ถ่านหินจัดเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลที่สกปรกที่สุด การเผาไหม้ถ่านหินก่อให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญที่สุดออกสู่ชั้นบรรยากาศเป็นปริมาณมหาศาล การเผาไหม้ถ่านหินทำให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากกว่าการเผาไหม้น้ำมันถึงร้อยละ 29 และมากกว่าการเผาไหม้ก๊าซธรรมชาติถึงร้อยละ 80

สารปรอทจัดเป็นอีกหนึ่งปัญหาที่สำคัญ ตามรายงานของโครงการสิ่งแวดล้อมแห่งสหประชาชาติ (UNEP) ระบุว่า ปรอทและสารประกอบอื่นๆของมันเป็นสารพิษที่อันตรายที่สุด และเป็นภัยคุกคามด้านสิ่งแวดล้อมต่อมนุษย์และสัตว์ป่า โรงไฟฟ้าถ่านหินเป็นแหล่งกำเนิดสำคัญของสารปรอทในบรรยากาศ และจนถึงปัจจุบันนี้ยังไม่มีเทคโนโลยีใดๆ ในการป้องกันการปล่อยสารปรอทเข้าสู่ชั้นบรรยากาศจากโรงไฟฟ้าถ่านหิน

ถ่านหินสะอาดคือความพยายามของภาคอุตสาหกรรมเพื่อลบล้างภาพลักษณ์ที่สกปรก เป็นคำประดิษฐ์ของอุตสาหกรรมถ่านหิน มิใช่ถ่านหินชนิดใหม่แต่อย่างใด