Η καύση με χημικό βρόχο είναι μια τεχνική που χρησιμοποιεί οξείδια μετάλλων αντί για αέρα στη διαδικασία καύσης καυσίμου. Αυτά τα συστήματα χρησιμοποιούν συνήθως μια ρευστοποιημένη κλίνη για να κυκλοφορούν οξείδια μετάλλων σε έναν θάλαμο αντίδρασης, όπου παρέχουν το απαραίτητο οξυγόνο για την καύση. Τα οξείδια μετάλλων στη συνέχεια κυκλοφορούν πίσω σε μια διαφορετική περιοχή όπου μπορεί να προστεθεί περισσότερο οξυγόνο. Δεδομένου ότι στη διαδικασία καύσης χρησιμοποιείται μόνο καθαρό οξυγόνο, δεν παράγεται οξείδιο του αζώτου. Τα καυσαέρια από μια διαδικασία καύσης με χημικό βρόχο συνήθως αποτελούνται κυρίως από διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και υδρατμούς, επομένως αυτή η μέθοδος μπορεί να είναι χρήσιμη για τη δέσμευση άνθρακα με οικονομικό τρόπο.
Σε μια διαδικασία καύσης με χημικό βρόχο, υπάρχουν συνήθως δύο διαφορετικοί αντιδραστήρες που συνδέονται μεταξύ τους με κάποιο τρόπο. Ένας από αυτούς τους αντιδραστήρες περιέχει καύσιμο κάποιου τύπου που απαιτεί οξυγόνο για να καεί. Τα οξείδια μετάλλων κυκλοφορούν, συνήθως μέσω μιας ρευστοποιημένης κλίνης, σε αυτόν τον αντιδραστήρα. Στη συνέχεια, τα οξείδια μετάλλων χρησιμοποιούνται για την οξείδωση του καυσίμου. Μόλις υπάρχει οξυγόνο στο καύσιμο, μπορεί να καεί.
Αφού τα οξείδια μετάλλων απογυμνωθούν από το οξυγόνο στον πρώτο αντιδραστήρα, κυκλοφορούν πίσω σε έναν αντιδραστήρα αέρα. Όταν το ανηγμένο μέταλλο περνά σε αυτόν τον θάλαμο, εκτίθεται στον αέρα, οπότε μπορεί να πάρει περισσότερα άτομα οξυγόνου και να οξειδωθεί ξανά. Στη συνέχεια, η διαδικασία κυκλοφόρησε, καθώς το πρόσφατα οξειδωμένο μέταλλο κυκλοφορεί πίσω στον αντιδραστήρα καυσίμου και χρησιμοποιείται για να διευκολύνει έναν άλλο κύκλο καύσης.
Όταν κάθε είδος καυσίμου καίγεται παρουσία αέρα, σχηματίζεται ένας αριθμός υποπροϊόντων. Καθένα από τα διαφορετικά στοιχεία που υπάρχουν στον αέρα και το καύσιμο μπορεί να αλληλεπιδράσει με πολλούς διαφορετικούς τρόπους, δημιουργώντας έναν αριθμό χημικών συνδυασμών. Το διοξείδιο του άνθρακα είναι ένα κύριο συστατικό των περισσότερων καυσαερίων, αλλά λόγω της παρουσίας αζώτου στον αέρα, οι περισσότερες διεργασίες καύσης έχουν ως αποτέλεσμα την παραγωγή και οξειδίου του αζώτου. Η καύση οξυγόνου αναφέρεται σε μια διαδικασία όπου το οξυγόνο διαχωρίζεται με κάποιο τρόπο από τον αέρα, γεγονός που απλοποιεί τις χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν κατά την καύση. Η καύση με χημικό βρόχο είναι ένας τύπος διαδικασίας καύσης οξυ-καυσίμου.
Το κύριο πλεονέκτημα της καύσης με χημικό βρόχο είναι ότι το περιεχόμενο των καυσαερίων μπορεί να απλοποιηθεί. Μπορεί να είναι δύσκολος και δαπανηρός ο διαχωρισμός του διοξειδίου του άνθρακα από το οξείδιο του αζώτου ή η δέσμευση του άνθρακα απευθείας από τον αέρα. Η διαδικασία διαχωρισμού των υδρατμών από το διοξείδιο του άνθρακα είναι σημαντικά ευκολότερη, επομένως τα καυσαέρια που δημιουργούνται από την καύση χημικού βρόχου περιέχουν διοξείδιο του άνθρακα που είναι λιγότερο δαπανηρό να απομονωθεί.