Las arenas petrolíferas, conocidas también como arenas bituminosas, son básicamente una mezcla de arcilla, arena, agua y una sustancia hidrocarburífera pesada muy similar al betún. Este hidrocarburo pesado es el material más importante que se extrae de las arenas petrolíferas. Al ser procesado se obtiene la materia prima necesaria para producir gasolina y otros derivados petrolíferos. Los depósitos de arenas petrolíferas se encuentran en varios países en todo el mundo. Los principales depósitos están en Venezuela y Canadá. Las operaciones con arenas bituminosas tienen importantes repercusiones negativas sobre el medio ambiente que abarcan efectos sobre el terreno, el agua y la atmósfera. En promedio, el bitumen contiene 83.2% de carbono, 10.4% de hidrógeno, 0.94% de oxígeno, 0.36% de nitrógeno y 4.8% de azufre.
Se necesita procesar unas dos toneladas de arenas petrolíferas para producir un barril de petróleo, o sea aproximadamente 1/8 de tonelada de petróleo. Gran parte de las operaciones de minería para procesar las arenas bituminosas conlleva la eliminación de la vegetación del sitio Para producir cada unidad de volumen del petróleo crudo sintético se utilizan entre 2 y 4.5 unidades de volumen de agua. A pesar del reciclaje, casi toda esa agua termina en depósitos de aguas residuales. El procesamiento de las arenas petrolíferas requiere de la utilización importantes cantidades de energía por lo que llevan asociadas grandes emisiones de dióxido de carbono.