Oxy-fuel är förbränning av bränsle med rent syre istället för blandningen av syre, kväve och koldioxid i luften. När bränsle förbränns med rent syre kan eventuell koldioxidhalt lagras utan att kväve behöver avlägsnas, vilket är ett kritiskt steg för att rena restprodukter i kraftverk. Gaser som frigörs från kraftverk är 75 % kväve, som måste avlägsnas från all koldioxidånga. Den mest lovande tillämpningen är i koleldade kraftverk, men gasturbiner, syreproduktion och svetsapplikationer kan också gynnas.
Kolkraftverk kan konfigureras om för att bränna oxy-fuel utan att ändra pannans design, även om bränntemperaturen är hög för de flesta pannor. Oxy-fuel-förbränningsprocessen resulterar i kol med mycket högre förbränningstemperatur, men detta kan kontrolleras genom att blanda syre med ånga eller rökgas från andra anläggningsprocesser. Kväve finns i pannan endast i låga halter och lite kväve eller kväveoxid produceras för att förorena luften.
Rökgas från förbränning av fossila bränslen med syrebränsle är fri från kväve. Koldioxid och vatten är huvudkomponenterna i gasen, som kan koncentreras till strömmar av nästan ren koldioxid. Fördelen är att den återstående gasen kan komprimeras, torkas och renas mycket snabbare och billigare än traditionella metoder innan den flyttas till lagring.
Gasturbincykeln förbättras genom användning av oxy-fuel, men eftersom gasturbinbladen inte tål höga temperaturer bra, kräver turbinerna en omdesign för att fungera med syresatt bränsle. Högtemperaturrökgaser som lämnar en modifierad turbin gör faktiskt ångcykeln mer effektiv. Oxy-fuel svetsning och skärning ger också svetsare större kontroll över hur mycket värme som genereras, så att temperaturen i en svetszon kan hållas på säkra nivåer. Svetssträngens storlek och form är lättare att kontrollera, och ändringarna som behövs för att använda oxy-fuel vid svetsning är ganska enkla.
Fullständiga tillämpningar av oxy-fuel utvecklas fortfarande. Tekniken har testats i USA, Kanada, Europa och Japan, och teknikens mindre komplexitet och risker är tilltalande. Krav på rent brinnande kolanläggningar och kraftproduktionsanläggningar som är säkrare för miljön kan leda till en stor ökning av syrebaserade bränslesystem allt eftersom tekniken fortskrider. Produktion av syre och separation av det från luft till en lägre kostnad än kryogena metoder kan också vara möjlig.