Hiilituhka on hiilen palamisen sivutuote, joka syntyy, kun hiiltä poltetaan energian tuottamiseksi. Hiilivoimalaitokset ovat suuria hiilituhkan tuottajia maailmanlaajuisesti. Joillakin alueilla tämän sivutuotteen komponentteja voidaan käyttää uudelleen erilaisissa tuotteissa, mukaan lukien betoni, kun taas loput on eristettävä ja varastoitava pilaantumisen estämiseksi. Jos tuhka ei sisälly oikein, se voi johtaa katastrofaalisiin ongelmiin; Tennesseessä vuonna 2008 tapahtunut hiilituhkavuoto aiheutti yli miljardin Yhdysvaltain dollarin (USD) vahinkoa.
Tuhkan komponentit vaihtelevat hiilen alkuperäisestä lähteestä riippuen. Tärkein ainesosa on mineraaleja, joita ei voida polttaa, mukaan lukien valikoima radioaktiivisia isotooppeja. Pohjatuhka, joka löytyy kattiloiden pohjasta, on paksu, karkea valikoima mineraaleja. Lentotuhka on paljon hienompaa, ja se koostuu hienoista hiukkasista, jotka ovat liimautuneet yhteen. Kattilakuona on toinen kivihiilituhka. Laitoksissa, joissa on suodattimet ja pesujärjestelmät, syntyy myös savukaasun rikinpoistokipsinä tunnettu tuote, jota on käsiteltävä varoen.
Kun tuhka poistetaan sähköntuotantolaitoksesta, se varastoidaan klassisesti, usein kaatopaikalle. Osa tuhkasta voidaan myydä muuhun käyttöön, ja käyttöaste vaihtelee komponentista riippuen. Esimerkiksi lentotuhka voi olla erittäin hyödyllistä, ja jopa 75% voimalaitoksen lentotuhkasta voidaan käyttää uudelleen betonissa ja muissa tuotteissa.
Ympäristötutkimukset ovat osoittaneet, että kivihiilituhka voi olla varsin vaarallista. Se on joissain tapauksissa erittäin radioaktiivinen, ja sen ympäristönsuojelu on huono, mikä ei ehkä täysin estä saastumista. Toisin kuin ydinlaitoksessa, jota valvotaan huolellisesti ja jonka on noudatettava useita lakeja säteilyaltistuksen rajoittamiseksi, hiilivoimala voi vapauttaa radioaktiivista materiaalia ympäröivään ympäristöön ja käsitellä sen tuhkaa ilman turvatoimia, jotka ovat verrattavissa ydinjätteen valvontaan. Tuhka sisältää myös dioksiineja ja muita myrkkyjä, jotka voivat olla vaarallisia päästäessään ympäristöön.
Hiilituhkan hävittäminen on vakava ympäristöongelma joillakin maailman alueilla. Ongelmaa on tahattomasti monimutkaistanut ympäristölainsäädäntö, joka velvoittaa saastuttavien aineiden lisäämisen; saasteiden kerääminen voimalaitosten pinoihin estää niiden pääsyn ympäristöön, mutta tuottaa enemmän tuhkaa, joka on hävitettävä asianmukaisesti. Jotkut maat ovat käynnistäneet hallituksen ohjelmia kivihiilivoimalaitosten seurantaa varten ja kehittäneet suosituksia palamisen sivutuotteiden käsittelystä ympäristön puhtauden säilyttämiseksi.