Spalanie w pętli chemicznej to technika, która w procesie spalania paliwa wykorzystuje tlenki metali zamiast powietrza. Systemy te zazwyczaj wykorzystują złoże fluidalne do obiegu tlenków metali w komorze reakcyjnej, gdzie dostarczają tlen niezbędny do spalania. Tlenki metali są następnie zawracane z powrotem do innego obszaru, gdzie można dodać więcej tlenu. Ponieważ w procesie spalania używany jest tylko czysty tlen, nie powstaje tlenek azotu. Gazy spalinowe z procesu spalania w pętli chemicznej zazwyczaj składają się głównie z dwutlenku węgla (CO2) i pary wodnej, więc ta metoda może być przydatna do sekwestracji węgla w ekonomiczny sposób.
W procesie spalania w pętli chemicznej zazwyczaj występują dwa różne reaktory, które są w jakiś sposób ze sobą połączone. Jeden z tych reaktorów zawiera paliwo, którego spalanie wymaga tlenu. W tym reaktorze krążą tlenki metali, zwykle przez złoże fluidalne. Tlenki metali są następnie wykorzystywane do utleniania paliwa. Gdy w paliwie znajduje się tlen, można go spalać.
Gdy tlenki metali zostaną pozbawione tlenu w pierwszym reaktorze, są one zawracane z powrotem do reaktora powietrznego. Kiedy zredukowany metal przechodzi do tej komory, jest wystawiony na działanie powietrza, w którym to momencie może przyjąć więcej atomów tlenu i ponownie się utlenić. Proces jest następnie zapętlony, ponieważ nowo utleniony metal jest zawracany z powrotem do reaktora paliwowego i wykorzystywany do ułatwienia kolejnego cyklu spalania.
Kiedy jakikolwiek rodzaj paliwa jest spalany w obecności powietrza, powstaje szereg produktów ubocznych. Każdy z różnych pierwiastków obecnych w powietrzu i paliwie może oddziaływać na wiele różnych sposobów, tworząc szereg kombinacji chemicznych. Dwutlenek węgla jest jednym z głównych składników większości gazów spalinowych, ale ze względu na obecność azotu w powietrzu w większości procesów spalania powstaje również tlenek azotu. Spalanie tlenowo-paliwowe odnosi się do procesu, w którym tlen jest w pewien sposób oddzielany od powietrza, co upraszcza reakcje chemiczne zachodzące podczas spalania. Spalanie w pętli chemicznej jest jednym z rodzajów procesu spalania tlenowo-paliwowego.
Główną korzyścią spalania w pętli chemicznej jest uproszczenie zawartości gazów spalinowych. Oddzielenie dwutlenku węgla od tlenku azotu lub wyizolowanie węgla bezpośrednio z powietrza może być trudne i kosztowne. Proces oddzielania pary wodnej od dwutlenku węgla jest znacznie łatwiejszy, dzięki czemu spaliny powstające w wyniku spalania w pętli chemicznej zawierają dwutlenek węgla, który jest tańszy w sekwestracji.