Kemisk looping förbränning är en teknik som använder metalloxider istället för luft i processen att bränna bränsle. Dessa system använder vanligtvis en fluidiserad bädd för att cirkulera metalloxider in i en reaktionskammare, där de tillhandahåller det syre som är nödvändigt för förbränning. Metalloxiderna cirkuleras sedan tillbaka till ett annat område där mer syre kan tillsättas. Eftersom endast rent syre används i förbränningsprocessen bildas ingen kväveoxid. Rökgaserna från en förbränningsprocess med kemisk loop består vanligtvis huvudsakligen av koldioxid (CO2) och vattenånga, så denna metod kan vara användbar för att binda kol på ett ekonomiskt sätt.
I en förbränningsprocess med kemisk loop finns det vanligtvis två olika reaktorer som är sammankopplade på något sätt. En av dessa reaktorer innehåller bränsle av någon typ som kräver syre för att brinna. Metalloxider cirkuleras, typiskt genom en fluidiserad bädd, in i denna reaktor. Metalloxiderna används sedan för att oxidera bränslet. När det väl finns syre i bränslet kan det förbrännas.
Efter att metalloxiderna avlägsnats från syre i den första reaktorn cirkuleras de tillbaka till en luftreaktor. När den reducerade metallen passerar in i denna kammare utsätts den för luft, då den kan ta in fler syreatomer och oxideras igen. Processen slingras sedan, eftersom den nyligen oxiderade metallen cirkuleras tillbaka in i bränslereaktorn och används för att underlätta ytterligare en förbränningscykel.
När någon typ av bränsle förbränns i närvaro av luft, bildas ett antal biprodukter. Var och en av de olika elementen som finns i luften och bränslet kan interagera på många olika sätt, vilket skapar ett antal kemiska kombinationer. Koldioxid är en huvudkomponent i de flesta rökgaser, men på grund av förekomsten av kväve i luften resulterar de flesta förbränningsprocesser i produktion av kväveoxid också. Oxy-fuel förbränning avser en process där syre separeras på något sätt från luften, vilket förenklar de kemiska reaktioner som sker vid förbränning. Kemisk loopingförbränning är en typ av syrebränsleförbränningsprocess.
Den främsta fördelen med förbränning med kemisk loop är att innehållet i rökgaserna kan förenklas. Det kan vara svårt och kostsamt att separera koldioxid från kväveoxid, eller att binda kol direkt från luften. Processen att separera vattenånga från koldioxid är betydligt enklare, så rökgaserna som skapas av kemisk förbränning i kretslopp innehåller koldioxid som är billigare att binda.